Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die
vorliegende Erfindung ist allgemein auf elektronische pyrotechnische
Vorrichtungen und insbesondere auf Zündbereitschaftsdiagnostiken
in einer elektronischen pyrotechnischen Vorrichtung wie zum Beispiel
einem elektronischen Detonator gerichtet.The
The present invention is generally related to electronic pyrotechnic
Devices and in particular ignition readiness diagnostics
in an electronic pyrotechnic device such as
directed to an electronic detonator.
Elektronische
Sprengsysteme gemäß dem Stand
der Technik verwendeten keine Zündbereitschaftsdiagnostiken
selbst der kritischen Teile der elektronischen Detonatoren, wie
zum Beispiel der Zündkondensatoren
und des Zündelements.
Die Systeme gemäß dem Stand
der Technik erlaubten daher nicht die Detektion und Ersetzung irgendwelcher
Detonatoren, die fehlerhafte Zündkondensatoren
oder Zündelemente
haben, vor dem Zünden.electronic
Blasting systems according to the state
The technique used no Zündbereitschaftsdiagnostiken
even the critical parts of electronic detonators, like
for example, the ignition capacitors
and the ignition element.
Systems according to the state
The technique therefore did not allow the detection and replacement of any
Detonators, the faulty ignition capacitors
or ignition elements
have, before the ignition.
WO
01/67031 A beschreibt einen elektronischen Detonator, ein elektronisch
geschaltetes System und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Systems,
welche die Merkmale der Präambeln
der unabhängigen
Ansprüche
1, 5 bzw. 8 aufweisen.WHERE
01/67031 A describes an electronic detonator, an electronic
switched system and a method for operating such a system,
which the features of preambles
the independent one
claims
1, 5 and 8, respectively.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die
vorliegende Erfindung weist Zündbereitschaftsdiagnostiken
in einer pyrotechnischen Vorrichtung, wie zum Beispiel einem elektronischen
Detonator, auf. In einer Ausführungsform
können
solche Diagnostiken eine Überprüfung der
Zündbereitschaft des
Zündelements
der Vorrichtung, wie zum Beispiel eine Widerstandsprüfung, aufweisen.
Alternativ kann solch eine Zündbereitschaftsprüfung des
Zündelements
zusammen mit einer einfachen Durchgangsprüfung in Verbindung mit einem
passend ausgewählten
Zündelement,
einer Systembetriebsspannung und einer Einstellung eines minimalen
Widerstands für
die Durchgangsüberprüfung erreicht
werden. In einem solchen Fall kann das Zündelement mit einer geringen
Stromstärke überprüft werden
und kann von einer Schaltung durchgeführt werden, die relativ kompakt
ist.The
The present invention includes ignition readiness diagnostics
in a pyrotechnic device, such as an electronic one
Detonator, up. In one embodiment
can
Such diagnostics include a review of
Ready to fire the
ignition element
the device, such as a resistance test have.
Alternatively, such a spark test of the
ignition element
along with a simple continuity test in conjunction with a
appropriately selected
igniter,
a system operating voltage and a minimum setting
Resistance for
reached the passage check
become. In such a case, the ignition element with a small
Amperage to be checked
and can be performed by a circuit that is relatively compact
is.
Zündbereitschaftsdiagnostiken
weisen eine Kapazitätsprüfung eines
Zündkondensators
in der Vorrichtung, wie zum Beispiel durch Einführen von minimalen und/oder
(bevorzugt und) maximalen Zeitbeschränkungen für das Laden des Kondensators von
einem im Wesentlichen ungeladenen Zustand zu einem vorbestimmten
Ladezustand unter Verwendung eines gesteuerten Ladeprozesses, auf.firing-readiness diagnostics
have a capacity check of a
ignition capacitor
in the device, such as by introducing minimal and / or
(preferred and) maximum time restrictions for charging the capacitor from
a substantially uncharged state at a predetermined
Charge state using a controlled charging process, on.
Die
vorliegende Erfindung erlaubt somit die Detektierung und Ersetzung
irgendwelcher pyrotechnischer Vorrichtungen in einem elektronischen
System, die fehlerhafte Zündkondensatoren
aufweisen, und/oder die Detektion und Ersetzung irgendwelcher pyrotechnischer
Vorrichtungen, die fehlerhafte Zündelemente
aufweisen.The
The present invention thus permits detection and replacement
any pyrotechnic devices in an electronic
System, the faulty ignition capacitors
have, and / or the detection and replacement of any pyrotechnic
Devices, the faulty ignition elements
exhibit.
In
einem gesonderten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die
Zündbereitschaftsdiagnostiken
eine Überprüfung der
Anwesenheit irgendwelcher inkompatibler Vorrichtungen (z.B. elektrischer Detonatoren)
an der Busleitung aufweisen, wie zum Beispiel durch anfängliches
Anlegen einer kleinen Spannung an die Busleitung und Messen des
sich ergebenden Stromverlusts, welcher im Fall einer Überschreitung
eines vorbestimmten Niveaus beurteilt werden kann, dass er anzeigt,
dass eine oder mehrere inkompatible Vorrichtungen an dem Bus vorhanden
sind, so dass die Zündabfolge
nicht ausgelöst werden
soll oder abgebrochen werden soll.In
In a separate aspect of the present invention, the
firing-readiness diagnostics
a review of
Presence of any incompatible devices (e.g., electrical detonators)
on the bus line, such as by initial
Apply a small voltage to the bus line and measure the
resulting power loss, which in case of exceeding
of a predetermined level can be judged to indicate that
that one or more incompatible devices exist on the bus
are, so the ignition sequence
not be triggered
should or should be canceled.
Kurze Beschreibung
der ZeichnungenShort description
the drawings
1 ist
eine Gesamtdarstellung, die einen Aufbau eines elektronischen Sprengsystems
zeigt, in dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. 1 Fig. 10 is an overall view showing a structure of an electronic blasting system in which the present invention can be used.
2 ist
eine Gesamtdarstellung, die einen Plan eines alternativen Aufbaus
solch eines elektronischen Sprengsystems zeigt. 2 is an overall view showing a plan of an alternative construction of such an electronic blasting system.
3 ist
eine Querschnittsansicht eines bevorzugten Detonators, der in dem
elektronischen Sprengsystem der 1 und 2 verwendet
werden kann. 3 FIG. 12 is a cross-sectional view of a preferred detonator used in the electronic blasting system of FIG 1 and 2 can be used.
4 ist
eine schematische Darstellung der wichtigsten elektrischen Aspekte
des elektronischen Zündmoduls
(EIM) des Detonators der 3, einschließlich einer anwendungsspezifischen
Schaltung (ASIC). 4 is a schematic representation of the most important electrical aspects of the electronic ignition module (EIM) of the detonator of the 3 including an application specific circuit (ASIC).
5 ist
eine schematische Darstellung eines bevorzugten Schaltungsaufbaus
für die
ASIC der 4. 5 FIG. 12 is a schematic representation of a preferred circuitry for the ASIC of FIG 4 ,
6a ist
ein Schaubild einer Spannung über
die Zeit, das eine bevorzugte auf einer Spannungsmodulation basierende
Kommunikation von einer Sprengmaschine zu (einem) Detonator(en)
in dem elektronischen Sprengsystem der 1 und 2 darstellt. 6a FIG. 12 is a voltage versus time graph illustrating preferred voltage modulation based communication from an explosive machine to a detonator (s) in the electronic blasting system of FIG 1 and 2 represents.
6b ist
ein Schaubild einer Spannung über
die Zeit, das eine bevorzugte auf einer Spannungsmodulation basierende
Kommunikation von einer Registriereinrichtung zu (einem) Detonator(en) des
elektronischen Sprengsystems der 1 und 2 darstellt. 6b FIG. 13 is a voltage versus time graph illustrating preferred voltage modulation based communication from a registration device to a detonator (s) of the electronic blasting system of FIG 1 and 2 represents.
7a ist
ein Schaubild des Stroms über
die Zeit, das eine bevorzugte auf einer Strommodulation basierende
Rückantwort
von einem Detonator an eine Sprengmaschine des elektronischen Sprengsystems
der 1 und 2 darstellt. 7a is a graph of current over time, which is a preferred on current modulation based response from a detonator to an explosive device of the electronic blasting system of 1 and 2 represents.
7b ist
ein Schaubild des Stroms über
die Zeit, das eine bevorzugte auf einer Strommodulation basierende Rückantwort
von (einem) Detonator(en) an eine Registriereinrichtung des elektronischen Sprengsystems
der 1 und 2 zeigt. 7b FIG. 12 is a graph of the current over time that illustrates a preferred current modulation-based response of a detonator (s) to a registration device of the electronic blasting system of FIG 1 and 2 shows.
8 ist
ein Schaubild, das die Kommunikation mit einem Detonator und die
Rückantwort
von dem Detonator auf irgendeinen Antwort-auslösenden Befehl mit Ausnahme
eines Befehls zur automatischen Bus-Detektion darstellt. 8th FIG. 12 is a diagram illustrating the communication with a detonator and the response from the detonator to any response-triggering command except for an automatic bus detection command.
9 ist
ein Schaubild, das die Kommunikation mit einem Detonator und eine
Rückantwort
von dem Detonator in Antwort auf einen Befehl zur automatischen
Bus-Detektion dargestellt. 9 Figure 12 is a diagram illustrating communication with a detonator and a response from the detonator in response to an automatic bus detection command.
Die 10a, 10b, 10c und 10d sind
Flussdiagramme, die eine bevorzugte logische Abfolge für den Betrieb
eines elektronischen Sprengsystems der 1 und 2 darstellen.The 10a . 10b . 10c and 10d FIG. 4 are flowcharts illustrating a preferred logical sequence for the operation of an electronic blasting system 1 and 2 represent.
11 ist
ein Flussdiagramm, das eine bevorzugte logische Abfolge für den Betrieb
eines Detonators darstellt, der in dem elektronischen Sprengsystem
der 1 und 2 verwendet werden kann, beginnend
mit dem Empfang eines Zündbefehls
durch den Detonator. 11 FIG. 11 is a flowchart illustrating a preferred logical sequence for the operation of a detonator that is incorporated in the electronic blasting system of FIG 1 and 2 can be used, beginning with the receipt of an ignition command by the detonator.
12 ist
ein Schaubild der Spannung und des Stroms über die Zeit in einem Zündkondensator in
einem Detonator, wie zum Beispiel dem der 3, das einen
Ladeprozess mit einem konstanten Strom zeigt, der von einer Schienenspannung
geregelt wird. 12 FIG. 12 is a graph of the voltage and current over time in a firing capacitor in a detonator, such as the one of FIG 3 which shows a charging process with a constant current regulated by a rail voltage.
Detaillierte Beschreibung
einer bevorzugten AusführungsformDetailed description
a preferred embodiment
Um
die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Details einer besonderen
bevorzugten Ausführungsform
zu beschreiben, ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung in
einem elektronischen System verwendet werden kann, das ein Netzwerk
von nachgeordneten Vorrichtungen, zum Beispiel ein elektronisches
Sprengsystem, aufweist, in dem die nachgeordneten Vorrichtungen
elektronische Detonatoren sind. Wie in 1 gezeigt,
kann eine Ausführungsform
eines solchen elektronischen Sprengsystems eine Anzahl von Detonatoren 20,
einen Zwei-Leitungsbus 18, Zündleitungen 19, die
Anschlüsse
für das
Anschließen
des Detonators an den Bus 18 aufweisen, eine Registriereinrichtung
(nicht gezeigt) und eine Sprengmaschine 40 aufweisen. Die
Detonatoren 20 sind bevorzugt mit der Sprengmaschine 40 parallel
(wie in 1) oder in anderen Schaltungsanordnungen
einschließlich
Verzweigungen (wie der verzweigte Bus 18', der in 2 gezeigt ist),
Verästelungen,
Sternen oder mehrfach-paralleler Schaltungen, geschaltet. Eine bevorzugte
Ausführungsform
solch eines elektronischen Sprengsystems wird unten beschrieben,
obwohl es leicht von einem Fachmann gewürdigt werden wird, dass andere Systeme
oder Vorrichtungen ebenfalls benutzt werden können, und viele Konfigurationen, Änderungen und
Modifikationen selbst des hier beschriebenen Teilsystems können ohne
Abweichen von dem Geist und dem Bereich der vorliegenden Erfindung
vorgenommen werden.In order to describe the present invention with reference to the details of a particular preferred embodiment, it is to be understood that the present invention may be used in an electronic system having a network of downstream devices, for example an electronic blasting system, in which the downstream ones Devices are electronic detonators. As in 1 For example, one embodiment of such an electronic blasting system may include a number of detonators 20 , a two-wire bus 18 , Ignition cables 19 , the connections for connecting the detonator to the bus 18 a registration device (not shown) and an explosive machine 40 exhibit. The detonators 20 are preferred with the blasting machine 40 parallel (as in 1 ) or in other circuit arrangements including branches (such as the branched bus 18 ' who in 2 shown), ramifications, stars or multiple-parallel circuits, switched. A preferred embodiment of such an electronic blasting system will be described below, although it will be readily appreciated by one skilled in the art that other systems or devices may also be used, and many configurations, changes, and modifications of even the subsystem described herein may be made without departing from the spirit and be made within the scope of the present invention.
Die
Sprengmaschine 40 und die Registriereinrichtung können bevorzugt
jeweils ein Paar von Anschlüssen
aufweisen, die in der Lage sind, reine Kupfer- (Bus) Leitungen bis
zum Beispiel Kaliber 14 aufnehmen. Die Anschlüsse der
Registriereinrichtung können
auch bevorzugt dazu konfiguriert sein, Stahl-Detonatorkabel (polaritäts-unempfindlich)
aufzunehmen, und die Registriereinrichtung sollte eine Schnittstelle
aufweisen, die für
das Anschließen
der Sprengmaschine 40 geeignet ist. Die Sprengmaschine 40 und
die Registriereinrichtung sind bevorzugt dazu fähig, von einer Person bedient
zu werden, die typische im Bergbau und bei Sprengarbeiten verwendete
Kleidung, zum Beispiel dicke Handschuhe, trägt. Die Sprengmaschine 40 und
die Registriereinrichtung können
bevorzugt tragbare batteriebetriebene Handvorrichtungen sein, die
eine Passworteingabe erfordern, um den Betrieb zu erlauben, und
beleuchtete Anzeigen aufweisen, die Menus, Anweisungen, Tastendruckwiedergabe
und Meldungen (einschließlich
Fehlermeldungen), soweit erforderlich, bereitstellen. Die Sprengmaschine 40 kann
bevorzugt einen Klappdeckel und Bedienungselemente und Anzeigeeinrichtungen
aufweisen, die ein Schloss für
den Einschalt-Schlüssel,
eine numerische Tastatur mit Aufwärts/Abwärtspfeilen und „Eingabe"-Taste, eine Anzeige,
einen Scharfschaltungsknopf, (eine) Anzeigelampe(n) und einen Zündknopf aufweisen.The blasting machine 40 and the registration means may preferably each comprise a pair of terminals capable of pure copper (bus) leads up to, for example, caliber 14 take up. The ports of the logger may also be preferably configured to accept steel detonator (polarity insensitive) cables, and the logger should have an interface suitable for connecting the blasting machine 40 suitable is. The blasting machine 40 and the registration device are preferably capable of being operated by a person wearing typical clothes used in mining and blasting, for example thick gloves. The blasting machine 40 and the register means may preferably be portable hand-held battery powered devices that require password input to permit operation, and have illuminated displays that provide menus, instructions, keystroke, and messages (including error messages) as necessary. The blasting machine 40 For example, it may preferably include a flip cover and controls and indicators having a power key lock, a up / down numeric keyboard and "enter" key, a display, an arming button, an indicator light (s), and a firing button ,
Die
Sprengmaschine 40 und die Registriereinrichtung sollten
für verlässlichen
Betrieb in dem vorgesehenen Bereich der Betriebstemperaturen und
die Dauer der vorgesehenen Lagertemperaturen ausgelegt sein und
sie sind bevorzugt unempfindlich gegen Ammoniumnitrat und üblicherweise
verwendete auf Emulsionen basierende Explosivstoffe. Die Sprengmaschine 40 und
die Registriereinrichtung sind auch bevorzugt robust genug, um der üblichen Behandlung
in einer Bergbau- oder Sprengumgebung, wie zum Beispiel dem herunter
Fallenlassen und Drauftreten, zu widerstehen, und sie können somit
Gehäuse
haben, die robust, wasser- und korrosionsresistent und gegen die
Umgebung abgedichtet sind, um bei den meisten Wetterbedingungen
zu arbeiten. Die Sprengmaschine 40 und die Registriereinrichtung
sollten, soweit erforderlich, die passenden Erfordernisse des CEN-Dokuments prCEN/TS 13763-27
(NMP 898/FABERG N 0090 D/E) E 2002-06-19 und die staatlichen und
industriellen Anforderungen erfüllen.
Soweit zweckmäßig, ist
die Registriereinrichtung bevorzugt dazu ausgelegt, außerstande
zu sein, irgendwelche bekannten elektrischen und elektronischen
Detonatoren zu zünden,
und ist die Sprengmaschine 40 bevorzugt dazu ausgelegt, außerstande
zu sein, jegliche bekannten elektrischen Detonatoren und irgendwelche
anderen bekannten elektronischen Detonatoren, die nicht für die Verwendung
mit der Sprengmaschine 40 ausgelegt sind, zu zünden. Es
kann ein anfänglicher
elektrischer Test des Systems verwendet werden, um solch eine Vorrichtung
zu ermitteln, um eine weitere Sicherheit zu gewährleisten, dass unbeabsichtigte
Detonatoren nicht gezündet
werden.The blasting machine 40 and the registration means should be designed for reliable operation in the intended range of operating temperatures and for the duration of the intended storage temperatures and are preferably insensitive to ammonium nitrate and commonly used emulsion based explosives. The blasting machine 40 and the logger are also preferably robust enough to withstand the usual handling in a mining or blasting environment, such as dropping and treading, and thus may have housings that are robust, water and corrosion resistant, and environmentally sound are sealed to work in most weather conditions. The blasting machine 40 and the registrar should, if necessary, fit meet the requirements of the CEN document prCEN / TS 13763-27 (NMP 898 / FABERG N 0090 D / E) E 2002-06-19 and the state and industrial requirements. Where appropriate, the registration device is preferably configured to be unable to ignite any known electrical and electronic detonators, and is the blasting machine 40 preferably designed to be incapable of any known electrical detonators and any other known electronic detonators other than for use with the blasting machine 40 are designed to ignite. An initial electrical test of the system may be used to determine such a device to ensure further assurance that inadvertent detonators will not be fired.
Der
Bus 18 kann ein doppeltes oder ein verdrilltes Paar sein
und sollte ausgewählt
sein, einen vorher ausgewählten
Widerstand aufzuweisen (zum Beispiel in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
bevorzugt 30 bis 75 Ω pro
Einzelleiter). Das Ende des Busses 18 sollte nicht abisoliert
sein, sondern seine Leitungsisolierung sollte hinreichend robust
sein, um zu gewährleisten,
dass der Massenschluss, die Streukapazität und die Streuinduktivität (zum Beispiel
in der hierin beschriebenen Ausführungsform
bevorzugt weniger als 100 mA Verlust für den gesamten Bus, 50 pF/m
Leiter-zu-Leiter-Streukapazität und 1μH/m Leiter-zu-Leiter-Streuinduktivität) unter
allen anzutreffenden Feldbedingungen minimiert sind.The bus 18 may be a double or a twisted pair and should be selected to have a preselected resistance (for example, in the embodiment described herein, preferably 30 to 75 Ω per single conductor). The end of the bus 18 should not be stripped but its line insulation should be sufficiently robust to ensure that the ground fault, stray capacitance and stray inductance (for example, in the embodiment described herein, is preferably less than 100 mA loss for the entire bus, 50 pF / m conductor -to-conductor stray capacitance and 1μH / m conductor-to-conductor leakage inductance) are minimized under all field conditions encountered.
Die
Zündleitungen 19 und
Kontakte sollten so ausgewählt
werden, dass sie einen vorher ausgewählten Widerstand aufweisen,
der von dem Detonatoranschluss zu dem Detonator-zu-Bus-Anschluss gemessen
wird (zum Beispiel in der hier beschriebenen Ausführungsform
50 bis 100 Ω pro
Einzelleiter plus 25 mΩ pro
Anschlusskontakt). Es ist zu erkennen, dass der einzelne verwendete
Detonator-zu-Bus-Anschluss,
die Wahl der Busleitung einschränken
kann. Von einem funktionalen Standpunkt aus können die Detonatoren 20 an
irgendeinen Punkt an dem Bus 18 angeschlossen sein, obwohl
sie natürlich
in einem sicheren Abstand von der Sprengmaschine 40 liegen
müssen.The ignition cables 19 and contacts should be selected to have a preselected resistance measured from the detonator port to the detonator-to-bus port (for example, in the embodiment described here, 50 to 100 ohms per single line plus 25 milliohms per port). , It will be appreciated that the single detonator-to-bus connection used may limit the choice of bus line. From a functional point of view, the detonators can 20 to any point on the bus 18 Of course, although they are at a safe distance from the blasting machine 40 must lie.
Wie
in 3 gezeigt, kann ein für die Verwendung in einem elektrischen
Sprengsystem geeigneter Detonator 20, wie zum Beispiel
dem hier beschriebenen, ein elektronisches Zündmodul (EIM) 23,
ein Gehäuse 29,
eine Ladung 36 (bevorzugt aufweisend eine Primärladung
und eine Basisladung), Zündleitungen 19,
und einen Endstecker 34 aufweisen, der in das offene Ende
des Gehäuses 29 geklemmt
werden kann. Das EIM 23 ist bevorzugt programmierbar und
weist einen Zünder 28 und
eine Platine auf, an die verschiedene elektronische Komponenten
angeschlossen sein können.
In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist der Zünder 28 bevorzugt
eine hermetisch abgedichtete Vorrichtung, die eine Glas-zu-Metall-Abdichtung
und einen Brückendraht 27 aufweist,
die dazu konzipiert ist, eine Ladung, die innerhalb des Zünders 28 enthalten ist,
auf den Durchfluss der Elektrizität durch den Brückendraht 27 mittels
der Kontakte 21 bei einem vorbestimmten „All-Zündungs"-Spannungspegel verlässlich zu
zünden.
Das EIM 23 (einschließlich
seiner Elektronik und eines Teils oder all seiner Zünder 28) kann
bevorzugt in eine Einkapselung 31 einpressgeformt sein,
um eine einzige Anordnung mit Anschlüssen für den Anschluss der Zündleitungen 19 zu
bilden. Die anhängigen
US-Patentanmeldungen des Anmelders mit der Seriennummer 10/158,317
(auf den Seiten 5–8
und in den 1–5) und der
Seriennummer 10/158,318 (auf den Seiten 3–8 und in den 1–6), die beide am 29. Mai 2002 eingereicht wurden,
sind hiermit mit Bezug auf ihre anwendbaren Lehren der Konstruktion
solcher Detonatoren über die
Beschreibung von dem, was hierin dargestellt wird, hinaus einbezogen.
Wie in diesen Anmeldungen gelehrt, kann ein EIM 23, wie
das eine in 3 dargestellte, üblicherweise
in freistehender Form für spätere Einbeziehung
durch einen Anwender in die anwendereigene anwendungsspezifische
Anwendungsdetonator-Anordnung (einschließlich eines Gehäuses 29 und
einer Ladung 36) hergestellt und behandelt werden.As in 3 may be a detonator suitable for use in an electric blasting system 20 , such as the one described here, an electronic ignition module (EIM) 23 , a housing 29 , a load 36 (preferably having a primary charge and a base charge), ignition leads 19 , and an end plug 34 have, in the open end of the housing 29 can be clamped. The EIM 23 is preferably programmable and has an igniter 28 and a board to which various electronic components may be connected. In the embodiment described here, the detonator is 28 preferred a hermetically sealed device comprising a glass-to-metal seal and a bridgewire 27 which is designed to have a charge inside the detonator 28 is included on the flow of electricity through the bridge wire 27 by means of the contacts 21 to reliably ignite at a predetermined "all-ignition" voltage level 23 (including its electronics and part or all of its detonators 28 ) may preferably be encapsulated 31 Press-formed to a single arrangement with connections for the connection of the ignition cables 19 to build. Applicant's co-pending U.S. patent applications Serial No. 10 / 158,317 (on pages 5-8 and in U.S. Pat 1 - 5 ) and the serial number 10 / 158,318 (on pages 3-8 and in the 1 - 6 ), both filed May 29, 2002, are hereby incorporated by reference for their applicable teachings of constructing such detonators beyond the description of what is presented herein. As taught in these applications, an EIM 23 like the one in 3 illustrated, typically in free-standing form, for later inclusion by a user in the user-specific application-specific application detonator assembly (including a housing 29 and a load 36 ) are prepared and treated.
Die
Platine des EIM 23 ist bevorzugt ein Mikrocontroller oder
ein programmierbares Logik-Bauelement oder besonders bevorzugt ein
anwendungsspezifischer integrierter Schaltungschip (ASIC) 30, ein
Filterkondensator 24, ein Speicherkondensator 25,
bevorzugt zum Beispiel 3,3 bis 10 μF (um eine Ladung zu behalten
und das EIM 23 mit Energie zu versorgen, wenn der Detonator 20 an
eine Haupt-Vorrichtung, wie weiter unter diskutiert, rückantwortet),
ein Zündkondensator 26 (bevorzugt
zum Beispiel 47 bis 374 μF)
(um eine Energiereserve aufzunehmen, die verwendet wird, um den
Detonator 20 zu zünden),
zusätzliche
elektronische Bauelemente und Kontaktfelder 22 für den Anschluss
der Zündkabel 19 und
des Zünders 28.
Ein Gehäuse-Masseanschluss 32,
der durch die Einkapselung 31 für einen Kontakt mit dem Gehäuse 29 hervorsteht
und zum Beispiel mit einem Metalldosenkontakt an dem ASIC 30 (unten
beschrieben) verbunden ist, welcher mit Schaltungen innerhalb des
ASIC 30 verbunden ist (zum Beispiel mit einem integrierten
siliziumgesteuerten Widerstand oder einer Diode), der Schutz gegen
elektrostatische Entladung und Radiofrequenzen und elektromagnetische
Strahlung gewährleisten kann,
die andernfalls Beschädigung
und/oder Fehlfunktionen verursachen kann.The board of the EIM 23 is preferably a microcontroller or a programmable logic device or particularly preferably an application-specific integrated circuit chip (ASIC) 30 , a filter capacitor 24 , a storage capacitor 25 , preferably, for example, 3.3 to 10 μF (to retain a charge and the EIM 23 to supply energy when the detonator 20 to a main device, as further discussed below), a firing capacitor 26 (preferably, for example, 47 to 374 μF) (to accommodate an energy reserve used to detonate 20 to ignite), additional electronic components and contact fields 22 for connecting the ignition cable 19 and the detonator 28 , A housing ground connection 32 by the encapsulation 31 for contact with the housing 29 protrudes and, for example, with a metal can contact on the ASIC 30 (described below) associated with circuits within the ASIC 30 is connected (for example, with an integrated silicon controlled resistor or a diode), which can provide protection against electrostatic discharge and radio frequencies and electromagnetic radiation, which may otherwise cause damage and / or malfunction.
Mit
Bezug auf 4 wird ein bevorzugter elektronischer
schematischer Aufbau eines Detonators 20, wie zum Beispiel
der von 3, gezeigt. Der ASIC 30 ist
bevorzugt ein Misch-Signal-Chip mit Abmessungen von 3 bis 6 mm.
Die Kontakte 1 und 2 des dargestellten ASIC 30 sind
Eingänge
zu den Zündleitungen 19 und
somit zu dem Bus 18, der Kontakt 3 ist für die Verbindung
mit dem Gehäuse-Masseanschluss 32 und
somit mit dem Gehäuse 29,
der Kontakt 6 ist mit dem Zündkondensator 26 und
dem Brückendraht 27 verbunden,
der Kontakt 7 ist mit dem Filterkondensator 24 verbunden,
der Kontakt 10 ist mit dem Brückendraht 27 verbunden,
der Kontakt 13 ist geerdet und der Kontakt 14 ist
mit dem Speicherkondensator 25 verbunden.Regarding 4 becomes a preferred electronic schematic construction of a Detona tors 20 , like the one from 3 , shown. The ASIC 30 is preferably a mixed signal chip with dimensions of 3 to 6 mm. The contacts 1 and 2 of the illustrated ASIC 30 are inputs to the ignition wires 19 and thus to the bus 18 , the contact 3 is for connection to the housing ground terminal 32 and thus with the housing 29 , the contact 6 is with the ignition capacitor 26 and the bridge wire 27 connected, the contact 7 is with the filter capacitor 24 connected, the contact 10 is with the bridge wire 27 connected, the contact 13 is grounded and the contact 14 is with the storage capacitor 25 connected.
Jetzt
speziell Bezug nehmend auf 5 kann der
ASIC 30 bevorzugt aus den folgenden Modulen bestehen: Polaritätsrichter,
Kommunikationsschnittstelle, EEPROM, digitaler Logikkern, Referenzgenerator, Brückenkondensatorsteuerung,
Pegeldetektoren und Brückendraht-FET. Wie gezeigt, kann
das Polaritätsrichtermodul
polaritätsunempfindliche
Gleichrichterdioden verwenden, um die Eingangsspannung (egal mit
welcher Polarität)
in eine Spannung mit gemeinsamer Masse mit dem Rest der Schaltung
des ASIC 30 zu wandeln. Die Kommunikationsschnittstelle
erniedrigt bevorzugt die Spannungen, wenn sie von der Sprengmaschine 40 empfangen
werden, so dass sie mit dem Digitalkern des ASIC 30 kompatibel
sind, und sie schaltet um auf und überträgt den Gegensprechstrom (unten
beschrieben) an die Gleichrichterbrücke, (und die Systembusleitungen),
basierend auf der Ausgabe von dem Digitalkern. Das EEPROM-Modul
speichert bevorzugt die einzelne Serienidentifikation, die Verzögerungszeit,
die Lochregister und verschiedene Analog-Abgleichswerte des ASIC 30.
Der digitale Logikkern enthält
bevorzugt die Zustandsmaschine, welche die von der Sprengmaschine 40 eingehenden
Daten und das mittels der Kommunikationsschnittstelle herausgehende
Gegensprechen verarbeitet. Die Referenzgeneratoren liefern bevorzugt
die geregelten Spannungen (zum Beispiel 3,3 V), die gebraucht werden, um
den digitalen Kern und den Oszillator hochzufahren, und auch die
analogen Bereiche, um den Zündkondensator 26 aufzuladen
und den Zünd-MOSFET zu
entladen. Die Brückenkondensatorsteuereinheit enthält bevorzugt
einen Konstantstromgenerator, um den Zündkondensator 26 aufzuladen,
und auch einen MOSFET, um den Zündkondensator 26 zu
entladen, wenn es so gewünscht
wird. Die Pegeldetektoren sind bevorzugt mit dem Zündkondensator 26 verbunden,
um auf Basis ihrer Spannung zu ermitteln, ob er in einem Lade- oder
einem Entladezustand ist. Schließlich erlaubt der Brückendraht-MOSFET bevorzugt
den Durchfluss der Ladung oder des Stroms von dem Zündkondensator 26 über den
Brückendraht 27 auf
Betätigung
durch Kurzschließen
mit der Masse.Now referring specifically to 5 can the ASIC 30 preferably consisting of the following modules: polarity judge, communication interface, EEPROM, digital logic core, reference generator, bridge capacitor control, level detectors and bridge wire FET. As shown, the polarity classifier module may use polarity insensitive rectifier diodes to convert the input voltage (of whatever polarity) into a common ground voltage with the rest of the circuitry of the ASIC 30 to change. The communication interface preferably lowers the voltages when coming from the blasting machine 40 be received, so that they are connected to the digital core of the ASIC 30 and turns on and transmits the intercom current (described below) to the rectifier bridge (and the system bus lines) based on the output from the digital core. The EEPROM module preferably stores the single serial identification, the delay time, the hole registers, and various analog trimming values of the ASIC 30 , The digital logic core preferably contains the state machine which is that of the blasting machine 40 incoming data and processed by the communication interface outgoing intercom. The reference generators preferably provide the regulated voltages (for example, 3.3V) needed to power up the digital core and oscillator, as well as the analog ranges around the firing capacitor 26 charge and discharge the ignition MOSFET. The bridge capacitor control unit preferably includes a constant current generator to the ignition capacitor 26 charge, and also a mosfet to the ignition capacitor 26 to unload, if so desired. The level detectors are preferred with the ignition capacitor 26 connected to determine, based on their voltage, whether it is in a charging or discharging state. Finally, the bridge-wire MOSFET preferably allows the flow of charge or current from the firing capacitor 26 over the bridge wire 27 on actuation by short-circuiting with the ground.
Kommunikationsprotokollcommunication protocol
Die
Kommunikation von Daten in einem System, wie es in den 1 und 2 gezeigt
ist, kann bevorzugt aus einem polaritätsunabhängigen Zweileitungsbus-Serienprotokoll
zwischen den Detonatoren 20 und einer Registriereinrichtung
oder einer Sprengmaschine 40 bestehen. Die Nachrichten
von der Sprengmaschine 40 können entweder in einem individuellen
Modus (nur auf einen speziellen Detonator 20 gerichtet)
oder einem Rundfunkmodus geschehen, wobei alle Detonatoren 20 denselben
Befehl (üblicherweise
Lade- und Zündbefehle)
empfangen. Das Kommunikationsprotokoll ist bevorzugt seriell, enthält zyklische
Redundanzfehlerüberprüfungs-(CRC)
und Synchronisationsbits für
die Zeitabstimmungsgenauigkeit unter den Detonatoren 20.
Es gibt auch einen Befehl für
die automatische Detektion der Detonatoren 20 an dem Bus 18,
die andernfalls nicht in die Sprengmaschine 40 eingegeben
worden wären.The communication of data in a system, as in the 1 and 2 may be shown from a polarity independent two-line bus serial protocol between the detonators 20 and a registration device or an explosive device 40 consist. The news from the blasting machine 40 can either be in an individual mode (only on a special detonator 20 directed) or a broadcast mode, all detonators 20 receive the same command (usually load and fire commands). The communication protocol is preferably serial, including cyclic redundancy error checking (CRC) and synchronization bits for the timing accuracy among the detonators 20 , There is also a command for the automatic detection of the detonators 20 on the bus 18 otherwise not in the blasting machine 40 would have been entered.
Wenn
die Sprengmaschine 40 und die Detonatoren 20 angeschlossen
sind, wird die Systemruhezustandsspannung bevorzugt auf VB,H eingestellt. Die nachgeschalteten Detonatoren 20 erhalten
dann bevorzugt während
des Hochzustands ihre Energie von dem Bus 18, welcher ihre
Speicherkondensatoren 25 mit Energie versorgt. Nachrichten
von der Sprengmaschine 40 oder der Registriereinrichtung zu
den ASICs 30 basieren auf der Spannungsmodulation, die
mit der geeigneten Baud-Rate getaktet wird, welche die ASICs 30 in
zugehörige
Datenpakete entschlüsseln.If the blasting machine 40 and the detonators 20 are connected, the system resting state voltage is preferably set to V B, H. The downstream detonators 20 then preferably receive their energy from the bus during the high state 18 , which their storage capacitors 25 energized. News from the blasting machine 40 or the registrar to the ASICs 30 are based on the voltage modulation clocked at the appropriate baud rate that the ASICs 30 decrypt in associated data packets.
Wie
in den 6a und 6b gezeigt,
können
von der Registriereinrichtung gegenüber den Betriebsspannungen
der Sprengmaschine 40, VB,L und VB,H unterschiedliche Betriebsspannungen VL,L und VL,H verwendet
werden. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind geeignete
Werte für
VL,L und VL,H 1
bis 3 V bzw. 5,5 bis 14 V, während
geeignete Werte für
VB,L und VB,H 0
bis 15 V bzw. 28 V oder höher
sind. Ferner kann ein Detonator 20 in solch einem System
diese Differenz bevorzugt nutzen, um zu erkennen, ob er mit der
Sprengmaschine 40 oder der Registriereinrichtung verbunden
ist (d.h., ob er in dem Registriereinrichtungs- oder Sprenger-Modus ist),
wie zum Beispiel durch Übergehen
in den Registriereinrichtungs-Modus,
wenn die Spannung niedriger als ein bestimmter Wert (z.B. 15 V)
ist, und in den Sprenger-Modus, wenn sie oberhalb eines anderen Werts
(z.B. 17 V) ist. Diese Differenzierung erlaubt dem ASIC 30 des
Detonators 20, wenn er in dem Registriereinrichtungs-Modus
ist, bevorzugt einen MOSFET einzuschalten, um den Zündkondensator 26 zu
entladen und/oder sein Aufladen und/oder seine Zündlogik abzuschalten. Die Differenzierung
mittels des Detonators 20 wird auch vorteilhaft vereinfacht,
wenn es keine Überlappung
zwischen den Hoch/Tiefbereichen der Sprengmaschine 40 und
der Registriereinrichtung, wie in den 6a und 6b gezeigt,
gibt. (Jede dieser Figuren zeigt nominelle Werte für hoch und
tief, aber es ist ferner bevorzugt, dass die maximalen und minimalen
akzeptablen Werte für
die Hoch- und Tiefwerte auch kein Überlappen zulassen).As in the 6a and 6b can be shown by the registration device against the operating voltages of the blasting machine 40 , V B, L and V B, H different operating voltages V L, L and V L, H are used. In the embodiment described herein, suitable values for V L, L and V L, H are 1 to 3 V and 5.5 to 14 V respectively, while suitable values for V B, L and V B, H are 0 to 15 V and 28V or higher. Furthermore, a detonator 20 in such a system, use this difference preferentially to detect if he is using the blasting machine 40 or the logger is connected (ie, whether it is in the logger or sprinkler mode), such as by going into the logger mode when the voltage is lower than a certain value (eg 15 V), and in the Sprenger mode if it is above another value (eg 17V). This differentiation allows the ASIC 30 of the detonator 20 when in the registrer mode, it is preferable to turn on a MOSFET to energize the firing capacitor 26 to discharge and / or disable its charging and / or its ignition logic. The differentiation by means of the detonator 20 is also advantageously simplified if there is no overlap between the High / low areas of the blasting machine 40 and the registration device, as in the 6a and 6b shown, there. (Each of these figures shows nominal values for high and low, but it is further preferred that the maximum and minimum acceptable values for the highs and lows do not allow overlapping).
Andererseits
basiert anstelle der Spannungsmodulation die Kommunikation von den
ASICs 30 mit der Sprengmaschine 40 oder der Registriereinrichtung
auf der Strommodulation („Strom-Gegensprechen"), wie in den 7a und 7b gezeigt
ist. Mit der Strommodulation schalten die ASICs 30 die Stromstärke zu der
Registriereinrichtung (zwischen IL,L bevorzugt
0 mA und IL,H, bevorzugt ein Wert, der mindestens
0,1 mA, aber im Wesentlichen niedriger als IB,H ist)
oder zu der Sprengmaschine 40 um (zwischen IB,L,
bevorzugt 0 mA und IB,H, bevorzugt ein Wert,
der mindestens 5 mA, aber nicht so hoch ist, dass er das System
möglicherweise überladen
würde,
wenn mehrere Detonatoren 20 antworten), welche dann diese
Stromimpulspakete abtastet und in die zugehörigen gesendeten Daten entschlüsselt. Diese
Strom-Gegensprechen von den Detonatoren zurück zu dem Hauptgerät kann durchgeführt werden,
wenn die Spannung des Busses 18 hoch oder niedrig ist,
aber wenn sie durchgeführt
wird, wenn der Bus 18 hoch ist, füllen die ASICs 30 die
Speicherkondensatoren 25 kontinuierlich auf, was einen
hohen Hintergrundstromverbrauch bewirkt (insbesondere, wenn viele
Detonatoren 20 mit dem Bus 18 verbunden sind).
Wenn jedoch der Bus 18 bevorzugt tief gehalten wird, sind
die Gleichrichterbrückendioden
in Sperrrichtung geschaltet und die ASICs 30 verbrauchen
eher Strom von den Speicherkondensatoren 25 als der Bus 18,
so dass das Signal-Rausch-Verhältnis
des an der Sprengmaschine 40 oder der Registriereinrichtung
erfassten Gegensprechstroms verbessert wird. Somit wird das Strom-Gegensprechen bevorzugt
durchgeführt,
wenn der Bus 18 tief gehalten wird. Das Umschalten des
Stroms mittels der ASICs 30 kann durch verschiedene bekannte
Methoden, wie zum Beispiel Modulieren der Spannung an einem Abtastwiderstand,
eine Stromrückkopplungsschleife
an einem Operationsverstärker
oder Einbeziehen von Konstant-Strom-Senken, wie zum Beispiel Stromspiegel,
geeignet erreicht werden.On the other hand, instead of the voltage modulation, the communication is based on the ASICs 30 with the blasting machine 40 or the registration device on the current modulation ("current-adverse speech"), as in the 7a and 7b is shown. The ASICs switch with the current modulation 30 the current to the registration device (between I L, L preferably 0 mA and I L, H , preferably a value that is at least 0.1 mA but substantially lower than I B, H ) or to the blasting machine 40 um (between I B, L , preferably 0 mA and I B, H , preferably a value that is at least 5 mA, but not so high that it would possibly overcharge the system if several detonators 20 respond) which then samples these stream pulse packets and decrypts them into the associated transmitted data. These current bi-conversations from the detonators back to the main unit can be done when the voltage of the bus 18 is high or low, but if it is done when the bus 18 is high, fill the ASICs 30 the storage capacitors 25 continuously, which causes high background power consumption (especially if many detonators 20 by bus 18 are connected). If, however, the bus 18 is preferably held low, the rectifier bridge diodes are reverse-connected and the ASICs 30 rather use electricity from the storage capacitors 25 as the bus 18 , so that the signal-to-noise ratio of the blasting machine 40 or the recording device detected intercom power is improved. Thus, the current-talkback is preferably performed when the bus 18 is kept low. The switching of the current by means of the ASICs 30 can be suitably achieved by various known methods, such as modulating the voltage on a sense resistor, a current feedback loop on an operational amplifier, or incorporating constant-current sinks, such as current mirrors.
Organisation der seriellen
Datenkommunikation (serielle Datenleitung)Organization of the serial
Data communication (serial data line)
Bei
Nachrichten zu und von den Hauptvorrichtungen und nachgeschalteten
Vorrichtungen kann die serielle Datenkommunikationsschnittstelle bevorzugt
ein Paket aufweisen, das aus einer variierenden, oder bevorzugter,
festen Anzahl (bevorzugt 10 bis 20) von "Bytes" oder "Worten" besteht, die jeweils bevorzugt zum
Beispiel 12 Bits lang sind, wobei bevorzugt das signifikanteste
Bit zuerst gesendet wird. In Abhängigkeit
von der Anwendung können
andere geeignet dimensionierte Worte alternativ verwendet werden
und/oder kann eine unterschiedliche Anzahl von Worten innerhalb
des Pakets verwendet werden. Auch kann alternativ eine unterschiedliche Paketstruktur
für Nachrichten
von der Hauptvorrichtung gegenüber
denen von Nachrichten von den nachgeschalteten Vorrichtungen verwendet
werden.at
News to and from the main devices and downstream
Devices may prefer the serial data communication interface
have a package consisting of a varying, or more preferably
fixed number (preferably 10 to 20) of "bytes" or "words", each preferred for
Example 12 bits long, preferably the most significant
Bit is sent first. Dependent on
from the application can
other suitably dimensioned words may alternatively be used
and / or can have a different number of words within
of the package. Also, alternatively, a different packet structure
for news
from the main device opposite
those of messages from the downstream devices
become.
Das
erste Wort des Pakets der hier beschriebenen Ausführungsform
ist bevorzugt ein Anfangssynchronisationswort und kann derart strukturiert werden,
dass seine ersten drei Bits Null sind, so dass es effektiv als Neun-Bit-Wort
empfangen wird (z.B. 101010101 oder irgendeine andere geeignete
Anordnung).The
first word of the package of the embodiment described herein
is preferably an initial synchronization word and can be structured in such a way
that its first three bits are zero, making it effective as a nine-bit word
is received (e.g., 101010101 or any other suitable one
Arrangement).
Zusätzlich dazu,
dass sie verschiedene Daten, wie unten beschrieben, enthalten, können die nachfolgenden
Worte auch bevorzugt jeweils eine Anzahl von Bits – zum Beispiel
4 Bits am Anfang oder am Ende jedes Worts – enthalten, die bereitgestellt sind,
um Strommitte-Resynchronisation zu erlauben (was ein Wort ergibt,
das als 0101_D7:D0 oder D7:D0_0101 strukturiert ist und somit acht
Bits aufweist, die verwendet werden können, um Daten oder „Datenbits" zu übertragen).
Bevorzugte Schemata der Anfangssynchronisation und der Resynchronisation
werden unter der entsprechenden Überschrift unten
weiter beschrieben.Additionally,
The following may contain different data as described below
Words also each prefers a number of bits - for example
4 bits at the beginning or at the end of each word - included, which are provided
to allow power center resynchronization (which gives a word,
which is structured as 0101_D7: D0 or D7: D0_0101 and thus eight
Has bits that can be used to transmit data or "data bits").
Preferred schemes of initial synchronization and resynchronization
be under the appropriate heading below
further described.
Ein
anderes Wort des Pakets kann verwendet werden, um Befehle zu kommunizieren,
wie es unten unter der entsprechenden Überschrift beschrieben ist.One
other word of the package can be used to communicate commands
as described below under the appropriate heading.
Bevorzugt
werden 5 bis 8 zusätzliche
Bytes des Pakets für
die Serienidentifikation (Serien-ID) verwendet, um (wie gewünscht) jeden
Detonator in einem System eindeutig zu identifizieren. Die Datenbits
der Serien-ID-Daten können
bevorzugt zumindest teilweise aus Daten, wie zum Beispiel einer
Revisionsnummer, einer Gruppennummer und einer Wafer-Nummer für Rückverfolgbarkeitszwecke
bestehen. Bei Rundsendungsbefehlen von der Hauptvorrichtung brauchen
diese Worte keine Serien-ID für einen
bestimmten Detonator enthalten und können somit aus Zufallswerten
oder aus Füllwerten
bestehen, die für
andere Zwecke benutzt werden können.Prefers
will be 5 to 8 extra
Bytes of the package for
the serial identification (serial ID) used to (as desired) each
Uniquely identify detonator in a system. The data bits
the serial ID data can
preferably at least partially from data such as one
Revision number, a group number and a wafer number for traceability purposes
consist. Need for broadcast commands from the main device
these words do not have a serial ID for one
contain certain detonator and thus can be randomized
or from fill values
exist for
other purposes can be used.
Zusätzliche
Worte des Pakets werden bevorzugt verwendet, um die Verzögerungszeitinformation (Register)
(und sie weisen genügend
Datenbits auf, um einen geeigneten Bereich der Verzögerungszeit, z.B.
im Zusammenhang mit einem elektronischen Sprengsystem, einer Maximalverzögerung in
der Größenordnung,
z.B. einer Minute, festzulegen) in geeigneten Schrittweiten, zum
Beispiel 1 ms im Zusammenhang mit einem elektronischen Sprengsystem,
zu übertragen.
(Eine Einstellung auf Null wird bevorzugt für einen Voreinstellungsfehler
gehalten).Additional words of the packet are preferably used to specify the delay time information (registers) (and they have enough data bits to determine a suitable range of delay time, eg in the context of an electronic blasting system, a maximum delay of the order, eg one minute) suitable step sizes, for example 1 ms in connection with an electronic blasting system. (A setting becomes zero preferably held for a default error).
In
dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
werden ein oder mehrere zusätzliche
Worte des Pakets bevorzugt für
temporäre
Information verwendet, welche verwendet werden kann, um Sprenglochidentifizierungen
(Loch-IDs) zu definieren, wobei diese Worte genügend Datenbits aufweisen, um
sie an die maximal gewünschte
Anzahl von Loch-IDs anzupassen.In
the embodiment described here
will be one or more additional
Words of the package are preferred for
temporary
Information that can be used to identify blast hole identifications
(Hole IDs), these words having enough data bits to
you to the maximum desired
Adjust the number of hole IDs.
Ein
oder mehrere zusätzliche
Worte des Pakets werden bevorzugt für eine zyklische Redundanzprüfung (zum
Beispiel unter Verwendung des CRC-8-Algorithmus basierend auf dem
Polynom x8 + x2 +
x + 1) oder weniger bevorzugt für
eine Paritätsprüfung oder
eine Fehlerkorrekturprüfung,
z.B. unter Verwendung des Hamming-Codes verwendet. Bevorzugt werden
weder das Anfangssynchronisationswort noch die Synchronisationsbits
in der CRC-Berechnung für
entweder die Übertragung
oder den Empfang verwendet.One or more additional words of the packet are preferred for a cyclic redundancy check (using, for example, the CRC-8 algorithm based on the polynomial x 8 + x 2 + x + 1) or less preferred for a parity check or an error correction check, eg Using the Hamming code used. Preferably, neither the initial sync word nor the sync bits are used in the CRC calculation for either transmission or reception.
Synchronisationswort und
ResynchronisationsbitsSync word and
Re-Synchronization
In
der hier beschriebenen Ausführungsform und
der hier beschriebenen Anwendung kann ein bevorzugter Bereich der
möglichen
Datenübertragungsraten
300 bis 9600 Baud sein. In einem von der Hauptvorrichtung gesendeten
Paket wird das Anfangssynchronisationswort verwendet, um die Geschwindigkeit
zu ermitteln, mit der die nachgeschaltete Vorrichtung das nächste Wort
in dem Paket von der Hauptvorrichtung empfängt und verarbeitet; ebenso
wird in einem von der nachgeschalteten Vorrichtung gesendeten Paket
das Anfangssynchronisationswort verwendet, um die Geschwindigkeit
zu ermitteln, mit der die Hauptvorrichtung das nächste Wort von der nachgeschalteten
Vorrichtung empfängt
und verarbeitet. Die ersten paar (genug, um eine relativ genaue
Synchronisation zu erhalten), aber nicht alle der Bits dieses Anfangssynchronisationswort,
werden bevorzugt abgetastet, um Zeit für das Verarbeiten und die Ermittlung
der Datenübertragungsrate
vor dem Empfang des darauf folgenden Worts zu ermöglichen.
Die Synchronisation kann zum Beispiel mittels eines Zählers/Taktgebers
bewirkt werden, der Übergänge in dem
Spannungspegel – tief
zu hoch oder hoch zu tief – überwacht,
und die Raten der abgetasteten Bits werden bevorzugt zusammen gemittelt.
Während
der ganzen Übertragung
der folgenden Worte des Pakets, d.h. in der „Strommitte" wird dann von der
Empfangsvorrichtung bevorzugt Resynchronisation in der Annahme durchgeführt, dass
(z.B. 4 Bit) Synchronisationsabschnitte in diesen (bevorzugt jedem
davon) darauf folgenden Worten geliefert werden. Auf diese Weise
kann gewährleistet
werden, dass die Synchronisation während der Übertragung eines Pakets nicht
verloren geht.In
the embodiment described here and
The application described herein may be a preferred range of
potential
Data transfer rates
300 to 9600 baud. In one of the main device sent
Package the initial sync word is used to set the speed
to determine with which the downstream device the next word
in the packet from the main device receives and processes; as well
is sent in a packet sent by the downstream device
the initial sync word uses the speed
to determine with which the main device the next word from the downstream
Device receives
and processed. The first few (enough to get a relatively accurate
Synchronization), but not all of the bits of this initial sync word,
are preferably sampled to allow time for processing and detection
the data transfer rate
before receiving the following word.
The synchronization can be done, for example, by means of a counter / clock
be effected, the transitions in the
Voltage level - low
too high or too high - monitored,
and the rates of the sampled bits are preferably averaged together.
While
the whole transmission
the following words of the packet, i. in the "power center" is then of the
Receiving device preferably performs resynchronization on the assumption that
(e.g., 4 bits) synchronization sections in these (preferably each
thereof) in the following words. In this way
can be guaranteed
be that synchronization during the transmission of a packet is not
get lost.
Falls
erforderlich, gibt eine nachgeschaltete Vorrichtung eine Rückantwort
nach der Übertragung eines
Pakets von der Hauptvorrichtung mit der letzten Abtast-Rate dieses
Pakets, welche bevorzugt die des letzten Worts des Pakets ist. (Diese
Rate kann als die Rate des Anfangssynchronisationsworts betrachtet
werden, wie es während
der Übertragung des
Pakets verzerrt wird – in
einer elektronischen Sprengmaschine ist eine solche Verzerrung üblicherweise
ausgeprägter
während
der Datenübertragung von
dem Detonator zu der Registriereinrichtung). Mit Bezug auf die 8 und 9 wird
die Datenübertragung
von einer Haupt- zu einer nachgeschalteten Vorrichtung und eine
synchronisierte Rückantwort von
der nachgeschalteten Vorrichtung gezeigt.If necessary, a downstream device responds by transmitting a packet from the main device at the last sample rate of that packet, which is preferably the last word of the packet. (This rate may be considered as the rate of the initial sync word as it is distorted during the transmission of the packet - in an electronic blasting machine, such distortion is usually more pronounced during data transmission from the detonator to the registrar). With reference to the 8th and 9 the data transfer from a main to a downstream device and a synchronized response from the downstream device is shown.
Wie
in 8 dargestellt, kann die Vorrichtung bevorzugt
konfiguriert und programmiert werden, um eine Rückantwort auf individuell adressierte Befehle
spätestens
in einer vorbestimmten Zeitspanne auszulösen (nach der abfallenden Flanke
am Ende der seriellen Eingabe-Übertragung),
aufweisend die erforderliche Zeit, um die Eingabe-Übertragung
zu beenden, die serielle Schnittstelle für eine Rückantwort einzustellen und
den Anfangsabschnitt des Synchronisationsworts (z.B. 000101010101)
einzustellen. Der Bus 18 soll bevorzugt innerhalb der Erfassungs-
und der Verarbeitungsverzögerungszeit auf
tief eingestellt werden (und gehalten werden).As in 8th As shown, the device may be preferably configured and programmed to initiate a response to individually addressed commands at the latest in a predetermined period of time (after the falling edge at the end of the serial input transmission) having the time required to complete the input transmission to set the serial interface for a response and to set the beginning portion of the synchronization word (eg 000101010101). The bus 18 should preferably be set low (and held) within the acquisition and processing delay time.
Befehlswortcommand word
Die
Datenbits des Befehlsworts von der Hauptvorrichtung (z.B. der Sprengmaschine
oder der Registriereinrichtung) in dem seriellen Kommunikationspaket
können
bevorzugt so organisiert werden, dass ein Bit verwendet wird, um
anzuzeigen, dass die Hauptvorrichtung gerade kommuniziert (indem
es z.B. hochgesetzt wird), ein anderes verwendet wird, um anzuzeigen,
ob sie Lesen oder Schreiben fordert, ein anderes anzeigt, ob der
Befehl ein Rundsendungsbefehl oder ein Einzelvorrichtungsbefehl
ist, und andere Bits verwendet werden, um die einzelnen Befehle
zu übertragen.
Ebenso können
die Datenbits des Befehlsworts von der nachgeschalteten Vorrichtung
(z.B. dem Detonator) bevorzugt so organisiert sein, dass ein Bit
verwendet wird, um anzuzeigen, dass die Vorrichtung antwortet (z.B.,
indem es hochgesetzt wird), ein anderes anzeigt, ob ein CRC-Fehler
aufgetreten ist, ein anderes anzeigt, ob ein Vorrichtungsfehler
(z.B. Überprüfen der
Ladung) aufgetreten ist, und andere Bits verdeckt verwendet werden,
um „Zustandsbitschalter" zu übertragen.The
Data bits of the command word from the main device (e.g., the blasting machine
or the registering device) in the serial communication packet
can
preferably be organized so that a bit is used to
indicate that the main device is currently communicating (by
it e.g. another one is used to indicate
whether it requires reading or writing, another indicates whether the
Command a broadcast command or a single device command
is, and other bits are used to separate the commands
transferred to.
Likewise
the data bits of the command word from the downstream device
(e.g., the detonator) preferably be organized such that one bit
is used to indicate that the device is responding (e.g.
by putting it up), another indicates if a CRC error
has occurred, another indicates whether a device error
(e.g., checking the
Charge) has occurred, and other bits are being used covertly,
to transmit "status bit switch".
Die
Bitschalterdatenbits von den Vorrichtungen können verwendet werden, um den
aktuellen Zustand der Vorrichtung anzuzeigen, und sind bevorzugt
in allen Vorrichtungsantworten enthalten. Diese Bitschalter können zum
Beispiel so angeordnet werden, dass ein Bitschalter anzeigt, ob
die Vorrichtung an dem Bus detektiert wurde oder nicht, ein anderer anzeigt,
ob sie kalibriert wurde, ein anderer anzeigt, ob sie aktuell aufgeladen
wird, und ein anderer anzeigt, ob sie einen Zündbefehl erhalten hat. Ein
Bitschalterwert von 1 (hoch) kann dann eine bejahende Antwort und
von 0 (tief) eine verneinende Antwort kennzeichnen.The bit switch data bits from the devices may be used to indicate the current state of the device and are preferably included in all device responses. These bit switches may be arranged, for example, such that a bit switch indicates whether the device one or more is detected on the bus, another indicates whether it has been calibrated, another indicates whether it is currently being charged, and another indicates whether it has received an ignition command. A bit switch value of 1 (high) may then indicate an affirmative answer and 0 (low) a negative answer.
Ein
bevorzugter Satz von nützlichen
substantiellen Sprengmaschinen-/Registriereinrichtungsbefehlen kann
aufweisen: Abrufen eines unbekannten Detonators (der Geräteeinstellungen);
Einzel-Durchgangsprüfung
(des Detonatorbrückendrahts);
Programmverzögerung/temporär Aufzeichnen;
automatische Bus-Detektion (Detektieren nicht identifizierter Vorrichtungen);
Abrufen bekannter Detonatoren; Durchgangsprüfung (der Detonatorbrückendrähte); Laden
(der Zündkondensatoren);
Ladungsüberprüfung; Kalibrieren
(der internen Uhren der ASICs); Kalibrierungsüberprüfung; Zünden (Auslösen von Abfolgen, die zum Zünden der
Detonatoren führen);
Entladen; Überprüfen des
Entladens; und einzeln Entladen. Wie unten weiter erläutert wird, sind
einige dieser Befehle „Rundsendungs"-Befehle (die mit
irgendeiner zufälligen
Serienidentifikation und ihrem begleitenden eigenen CRC-Code gesendet
werden), die nur eine Antwort von irgendeinem/irgendwelchen Detonator(en)
auslösen,
der/die identifiziert wurde(n) oder in dem/denen ein Fehler aufgetreten
ist, während
andere auf einen speziellen Detonator gerichtet sind, der anhand
seiner Serien-ID identifiziert wird. Die 10a–d zeigen
ein Flussdiagramm einer bevorzugten Logikabfolge, wie solche Befehle
in dem Betrieb eines elektronischen Sprengsystems verwendet werden
können, und
spezielle Details der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform
werden für
jeden einzelnen Befehl unter den Betriebsüberschriften dargestellt.A preferred set of useful substantive blasting machine / registry commands may include: retrieving an unknown detonator (the device settings); Single-continuity test (of the detonator bridgewire); Program delay / temporary recording; automatic bus detection (detecting unidentified devices); Retrieving known detonators; Continuity test (the detonator bridge wires); Charging (ignition capacitors); Charge Verify; Calibrate (the internal clocks of the ASICs); Calibration verification; Firing (triggering sequences that cause the detonators to fire); unloading; Checking the unloading; and unloading individually. As will be further explained below, some of these commands are "broadcast" commands (which are sent with any random serial identification and its accompanying CRC code) that trigger only one response from any detonator (s) that identifies was (s) or in which an error has occurred, while others are directed to a special detonator, which is identified by its serial ID 10a Figure-d show a flow chart of a preferred logic sequence as to how such instructions may be used in the operation of an electronic blasting system, and specific details of the preferred embodiment described herein are presented for each individual command under the operating headings.
Betrieb – mittels
der RegistriereinrichtungOperation - by means of
the registration device
Bei
der Verwendung werden die Detonatoren 20 bevorzugt zuerst
jeder einzeln mit einer Registriereinrichtung verbunden, welche
bevorzugt die Detonator-Serien-ID liest, Diagnosen durchführt und
die Lochzahl mit der Detonator-Serien-ID
in Beziehung setzt. An diesem Punkt kann der Bediener dann die Detonatorverzögerungszeit
programmieren, wenn sie nicht schon programmiert wurde. Sobald ein
Detonator 20 mit der Registriereinrichtung verbunden ist,
schaltet der Bediener die Registriereinrichtung ein und befielt
das Lesen der Serien-ID, das Durchführen der Diagnosen und, wenn
gewünscht,
das Schreiben einer Verzögerungszeit.
Wenn die Serien-ID gelesen wurde, kann die Registriereinrichtung eine
sequenzielle Lochnummer zuweisen und behält eine Aufzeichnung der Lochnummer,
der Serien-ID und der Verzögerungszeit
zurück.In use, the detonators 20 Preferably, each first individually connects to a registrar, which preferably reads the detonator serial ID, performs diagnostics, and relates the number of holes to the detonator serial ID. At this point, the operator can then program the detonator delay time if it has not already been programmed. Once a detonator 20 is connected to the registration device, the operator turns on the registration device and commands the reading of the serial ID, the making of the diagnoses and, if desired, the writing of a delay time. If the serial ID has been read, the recorder may assign a sequential hole number and retain a record of the hole number, the serial ID and the delay time.
Die
vorgenannte Folge kann vorteilhaft unter Verwendung des oben vermerkten
Abrufs von unbekannten Detonatoren und der Einzel-Durchgangsprüfungsbefehle
und möglicherweise
des Programmverzögerungs-/temporären Aufzeichnungsbefehls durchgeführt werden.
Bevorzugte Details dieser Befehle werden unten dargestellt.The
The aforesaid sequence can be advantageously carried out using the above-noted
Retrieve unknown detonators and the single-continuity check commands
and possibly
of the program delay / temporary record command.
Preferred details of these commands are shown below.
Abruf unbekannter DetonatorenRetrieval of unknown detonators
Mittels
dieses Befehls fordert die Sprengmaschine 40 oder die Registriereinrichtung
einen Abruf der Serien-ID, der Verzögerungszeit, der temporären Aufzeichnungsinformation
und der Zustandsbitschalter (die besonders seinen Ladezustand aufweisen) eines
einzelnen unbekannten Detonators 20 an. Der Bus-Detektionsbitschalter
wird nicht mittels dieses Befehls gesetzt. (Alternativ zu diesem
Befehl kann die Registriereinrichtung stattdessen die automatische
Bus-Detektion und
die unten beschriebenen bekannten Detonatorabrufbefehle durchführen).By means of this command the blasting machine demands 40 or the register means retrieving the serial ID, the delay time, the temporary record information, and the status bit switch (particularly having its state of charge) of a single unknown detonator 20 at. The bus detection bit switch is not set by means of this command. (Alternatively to this command, the registrar may instead perform the automatic bus detection and the known detonator poll commands described below).
Einzel-DurchgangsprüfungSingle Check Continuity
Mittels
dieses Befehls ruft die Registriereinrichtung eine Durchgangsprüfung eines
einzelnen Detonators 20 auf, dessen Serien-ID bekannt ist.
Die Registriereinrichtung kann diesen Befehl (bevorzugt) vor dem
Programmieren (oder dem erneuten Programmieren) einer Verzögerungszeit
für den
einzelnen Detonator 20 ausgeben. In Antwort auf diesen Befehl
bewirkt die ASIC 30 des Detonators 20 eine Durchgangsprüfung, die
an dem Brückendraht 27 durchgeführt werden
soll. Die Durchgangsprüfung kann
vorteilhaft zum Beispiel mittels der ASIC 30 (bei ihrer
Betriebsspannung) durchgeführt
werden, die einen konstanten Strom bewirkt (z.B. ungefähr 27 μA mit einem
Brückendraht 27 mit
nominell 1,8 Ω in
dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel),
der durch den Brückendraht 27 mittels
zum Beispiel eines MOSFET-Schalters hindurch zu leiten ist, und
die die resultierende Spannung über
den Brückendraht 27 mit
zum Beispiel einem A/D-Element misst. Der Gesamtwiderstand des Brückendrahts 27 kann
dann anhand des Widerstandsabfalls über dem Brückendraht 27 und des
verwendeten Konstantstroms berechnet werden. Wenn der berechnete
Widerstand oberhalb eines Bereichs von Schwellenwerten liegt (z.B.
in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel in
dem Bereich von 30 bis 60 kΩ),
wird der Brückendraht 27 für offen
gehalten, d.h. für
nicht durchgängig.
Wenn solch ein Fehler detektiert wird, dann antwortet der Detonator 20 mit
einem entsprechenden Fehlercode zurück (d.h. dem Durchgangsprüfversagen,
wie es von dem entsprechenden Datenbit des Befehlsworts angezeigt
wird).By means of this command, the registration device calls a continuity test of a single detonator 20 on whose serial ID is known. The registry may (preferably) prefix this command prior to programming (or reprogramming) a delay time for the individual detonator 20 output. In response to this command, the ASIC causes 30 of the detonator 20 a continuity test on the bridge wire 27 to be carried out. The continuity test can be advantageous for example by means of the ASIC 30 (at their operating voltage), which causes a constant current (eg, about 27 μA with a bridge wire 27 nominally 1.8 Ω in the embodiment described herein) passing through the bridgewire 27 by means of, for example, a MOSFET switch, and the resulting voltage across the bridge wire 27 with, for example, an A / D element. The total resistance of the bridge wire 27 can then based on the resistance drop across the bridge wire 27 and the constant current used. When the calculated resistance is above a range of thresholds (eg in the range of 30 to 60 kΩ in the embodiment described herein), the bridge wire becomes 27 considered open, ie not consistent. If such an error is detected, the detonator responds 20 with a corresponding error code (ie the continuity check failure as indicated by the corresponding data bit of the command word).
Programmverzögerung/temporär AufzeichnenProgram delay / temporary recording
Wenn
der Detonator 20 noch nicht mit einer Verzögerungszeit
programmiert wurde oder wenn eine neue Verzögerungszeit gewünscht wird,
kann der Bediener mittels dieses Befehls den Detonator 20 entsprechend
programmieren. Durch diesen Befehl fragt die Sprengmaschine 40 oder
die Registriereinrichtung ein Schreiben der Verzögerungs- und der temporäreren Aufzeichnungsinformation
für einen einzelnen
Detonator 20 ab, dessen Serien-ID bekannt ist. Dieser Befehl
setzt auch bevorzugt den Bus-Detektionsbitschalter hoch (Übertragen
mittels des entsprechenden Datenbits des Befehlsworts).If the detonator 20 has not been programmed with a delay time or if a new delay time is desired, the operator can use this command the detonator 20 program accordingly. By this command, the blasting machine asks 40 or the register means writing the delay and temporary record information for a single detonator 20 from whose serial ID is known. This command also preferably asserts the bus detection bit switch (transmitting by means of the corresponding data bit of the command word).
Betrieb – mittels
der SprengmaschineOperation - by means of
the blasting machine
Nachdem
einige oder alle Detonatoren 20 somit von der Registriereinrichtung
bearbeitet worden sein können,
werden sie mit dem Bus 18 verbunden. Eine Anzahl von Detonatoren 20 (z.B.
in dem speziellen hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bis zu Tausend
oder mehr) kann in Abhängigkeit
von den Besonderheiten des Systems angeschlossen werden. Der Bediener
schaltet dann die Sprengmaschine 40 ein, welche eine Überprüfung der
Anwesenheit von inkompatiblen Detonatoren und von Verlusten auslöst, und
er kann bevorzugt dazu aufgefordert werden, ein Passwort einzugeben,
um fortzufahren. Die Registriereinrichtung wird dann mit der Sprengmaschine 40 verbunden
und es wird ein Befehl ausgegeben, um die aufgezeichnete Information (z.B.
die Lochzahl, Serien-ID und die Verzögerungszeit für alle der
angemeldeten Detonatoren) zu übertragen,
und die Sprengmaschine 40 liefert eine Bestätigung,
wenn diese Information empfangen wurde. (Obwohl in diesem bevorzugten
Ausführungsbeispiel verwendet,
muss eine Registriereinrichtung nicht getrennt verwendet werden,
um Detonatoren 20 anzumelden, und es kann ein System konfiguriert
werden, in dem die Sprengmaschine 40 die Detonatoren 20 anmeldet,
z.B. unter Verwendung des automatischen Bus-Detektionsbefehls, oder
es werden andere Mittel verwendet, um die sachbezogene Information
an die Sprengmaschine 40 zu übertragen und/oder irgendwelche
anderen Funktionen auszuführen,
die üblicherweise
zu einer Registriereinrichtung gehören, wie zum Beispiel die oben
beschriebenen Funktionen).After some or all of the detonators 20 thus be processed by the registration, they are with the bus 18 connected. A number of detonators 20 (eg up to a thousand or more in the particular embodiment described herein) may be connected depending on the particulars of the system. The operator then turns on the blasting machine 40 which triggers a check for the presence of incompatible detonators and losses, and may preferably be prompted for a password to continue. The registration device will then use the blasting machine 40 and an instruction is issued to transmit the recorded information (eg, the hole number, serial ID and delay time for all of the registered detonators) and the blasting machine 40 provides confirmation when this information has been received. (Although used in this preferred embodiment, a registration device need not be used separately to include detonators 20 to log in, and it can be configured a system in which the blasting machine 40 the detonators 20 logs, eg using the automatic bus detection command, or other means are used to transfer the pertinent information to the blasting machine 40 transmit and / or perform any other functions commonly associated with a registrar, such as the functions described above).
Die
Sprengmaschine 40 kann bevorzugt programmiert werden, um
dann den Bediener aufzufordern, eine Systemdiagnoseprüfung vor
dem Fortfahren des Scharfschaltens des Detonators 20 zu
befehlen oder solch eine Überprüfung automatisch
durchzuführen.
Dieser Befehl bewirkt, dass die Sprengmaschine 40 jeden
der erwarteten Detonatoren 20 überprüft und an ihm Diagnosen durchführt und
irgendwelche Fehler meldet, welche behoben werden müssen, bevor
das Zünden
geschehen kann. Die Sprengmaschine 40 und/oder die ASICs 30 werden
auch bevorzugt so programmiert, dass der Bediener auch die Verzögerungszeit
für bestimmte
Detonatoren 20 wie gewünscht
programmieren oder ändern
kann.The blasting machine 40 may preferably be programmed to then prompt the operator for a system diagnostic check before proceeding to arm the detonator 20 to command or perform such a check automatically. This command causes the blasting machine 40 each of the expected detonators 20 checks and diagnoses, and reports any errors that need to be resolved before the ignition can occur. The blasting machine 40 and / or the ASICs 30 are also preferably programmed so that the operator also the delay time for certain detonators 20 can program or change as desired.
Die
Sprengmaschine 40 und/oder die ASICs 30 werden
bevorzugt programmiert, so dass sie dem Bediener erlauben, die Detonatoren 20 scharf
zu stellen, d.h. den Ladebefehl auszugeben (und dass die ASICs 30 diesen
Befehl empfangen), sobald keine Fehler vorkommen, was das Laden
der Zündkondensatoren 26 bewirkt.
Ebenso werden die Sprengmaschine 40 und/oder die ASICs 30 bevorzugt
so programmiert, dass sie dem Bediener erlauben, den Zündbefehl
auszugeben (und die ASICs 30 diesen Befehl empfangen),
sobald die Zündkondensatoren 26 geladen
und kalibriert sind. Die Sprengmaschine 40 und/oder die
ASICs 30 werden auch bevorzugt so programmiert, dass, wenn
der Zündbefehl
nicht innerhalb eines festgesetzten Zeitraums ausgegeben wird (z.B.
100 s), die Zündkondensatoren 26 entladen
werden und der Bediener die Abfolge neu starten muss, wenn gewünscht ist,
eine Zündung
durchzuführen.The blasting machine 40 and / or the ASICs 30 are preferably programmed to allow the operator to use the detonators 20 to arm, ie to issue the load instruction (and that the ASICs 30 receive this command) as soon as there are no errors, which is the charging of the ignition capacitors 26 causes. Likewise, the blasting machine 40 and / or the ASICs 30 preferably programmed to allow the operator to issue the ignition command (and the ASICs 30 receive this command) as soon as the ignition capacitors 26 loaded and calibrated. The blasting machine 40 and / or the ASICs 30 are also preferably programmed so that if the firing command is not issued within a set period of time (eg, 100 seconds), the firing capacitors 26 unload and the operator must restart the sequence if it is desired to perform an ignition.
Die
Sprengmaschine 40 wird auch bevorzugt so programmiert,
dass auf das Scharfschalten (ein) Scharfstellanzeigerlicht(er) aufleuchtet/aufleuchten (z.B.
rot) und dann auf das erfolgreiche Laden der Detonatoren 20,
dieses Licht bevorzugt die Farbe wechselt (z.B. auf grün) oder
ein anderes aufleuchtet, um anzuzeigen, dass das System bereit zum
Zünden ist.
Die Sprengmaschine 40 wird auch bevorzugt so programmiert,
dass der Benutzer getrennte Scharfschalt- und Zündknöpfe bis zum Zünden zusammen herunterhalten
muss oder sonst die Zündkondensatoren 26 entladen
werden und der Bediener die Abfolge erneut starten muss, um das
Zünden
auszuführen.The blasting machine 40 is also preferably programmed to light up (eg red) the arming (on) focus light (s) (eg red) and then to successfully load the detonators 20 This light prefers the color changes (eg to green) or another lights up to indicate that the system is ready to fire. The blasting machine 40 is also preferably programmed so that the user must keep separate arming and ignition buttons down to ignition together or else the ignition capacitors 26 unload and the operator must restart the sequence to perform the firing.
Die
vorhergehende Abfolge kann vorteilhaft mit anderen oben genannten
Befehlen durchgeführt werden,
deren bevorzugte Details unten diskutiert werden.The
previous sequence can be beneficial with other above
Commands are performed,
their preferred details are discussed below.
Automatische Bus-DetektionAutomatic bus detection
Dieser
Befehl erlaubt es, dass die Sprengmaschine 40 irgendwelche
unbekannten (z.B. nicht angemeldeten) Detonatoren 20 detektiert,
die mit dem Bus 18 verbunden sind, indem solche Detonatoren
dazu gezwungen werden, mit ihrer Serien-ID, den Verzögerungsdaten,
den temporäre
Daten und den aktuellen Zustandsbitschaltereinstellungen zu antworten.
Die Sprengmaschine 40 und die ASIC 30 können bevorzugt
so konfiguriert und programmiert sein, dass dieser Befehl wie folgt
verwendet wird:
- 1. Die Sprengmaschine 40 sendet
das Befehlspaket zur automatischen Bus-Detektion an den Bus 18.
Alle Detonatoren 20, die den Befehl empfangen, die nicht
vorher an dem Bus 18 detektiert wurden (wie mittels ihrer
entsprechenden Bus-Detektions-Zustandsbitschaltereinstellungen
angezeigt ist), berechnen einen „Takt"-Wert, der mit ihren Serien-IDs und/oder
ihrer Verzögerungszeitinformation
korreliert, und gehen dann in einen Wartezustand über. Der
korrelierte Taktwert kann zum Beispiel anhand einer 11-Bit-Zahl berechnet
werden, die von der CRC-8 der kombinierten Serien-ID und von ausgewählten Datenbits
(z.B. 8 Bits) des Verzögerungsregisterworts des
Befehlspakets zur automatischen Bus-Detektion abgeleitet wird, so
dass eine angemessene Zeit zwischen jedem möglichen Taktwert für die Auslösung einer
Antwort (einschließlich
irgendeiner Verzögerung,
wie oben beschrieben) von einem zugehörigen Detonator 20 ermöglicht wird.
- 2. Die Sprengmaschine 40 beginnt dann, eine „Taktsignal"-Folge an den Bus 18 auszugeben, die
fortdauert (mit Ausnahme, wenn sie angehalten oder abgebrochen wird,
wie unten beschrieben wird), bis sie eine Zahl erreicht, die mit
der höchstmöglichen
Detonator-Serien-ID in dem System korreliert (z.B. kann es unter
Verwendung der oben beschriebenen 11-Bit-Zahl 2048 mögliche Zeit-Werte
geben). Es muss Zeit zwischen dem Ende des Befehlspakets zur automatischen Bus-Detektion und der
Ausgabe eines Taktsignals ermöglicht
sein, das mit der ersten möglichen
Serien-ID korreliert, um die Berechnung der Taktsignalwerte mittels
der ASICs 30 zu erlauben, die mit ihren Serien-IDs korrelieren.
Dies kann durch Aufweisen einer Wartezeit (in der hier beschriebenen Ausführungsform
z.B. 10 μs)
zwischen dem Ende des Detektionsbefehlspakets und der Vorderflanke
des ersten Übergangs
des Taktsignal erreicht werden. Um ein Strom-Gegensprechen zu ermöglichen
(wie woanders hierin beschrieben), wird der Bus 18 während dieser
Zeit bevorzugt tief gehalten, aber er kann alternativ hoch gehalten
werden.
- 3. Wenn der Taktsignalwert für
einen bestimmten nicht angemeldeten Detonator 20 erreicht
wird, antwortet die ASIC 30 dieses Detonators 20.
In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird
die Zeit (während
der der Bus 18 hoch oder tief, bevorzugt tief gehalten
wird) für
das Auslösen einer
Antwort ermöglicht,
die um einen vorbestimmten Zeitraum verzögert wird, wie in 9 gezeigt
ist. Das System kann bevorzugt so konfiguriert sein, dass, wenn
der Bus 18 nicht vor einem vorbestimmten Zeitüberschreitungszeitraum (z.B.
4,096 ms) auf tief geschaltet wurde, der Detektionsprozess abgebrochen
wird.
- 4. Auf das Erkennen einer Antwort von einem oder mehreren Detonatoren 20 hält die Sprengmaschine 40 die
Taktsignalfolge an und hält
den Bus (bevorzugt tief), bis das volle Antwortpaket empfangen wurde,
bei welchem Punkt die Taktsignalfolge erneut aufgenommen wird. Alternativ kann
eine angemessene Zeit für
die Übertragung eines
vollen Pakets zwischen dem Zählen
jedes Taktsignalwerts ermöglicht
werden, der mit einer möglichen
Serien-ID korreliert, dies würde
jedoch langsamer sein. Die Sprengmaschine 40 zeichnet mindestens
die Serien-ID (und optional auch die Vorrichtungseinstellungen)
jeglicher antwortenden Detonatoren 20 auf. Wenn gleichzeitig
mehr als eine ASIC 30 zu antworten beginnt, ignoriert die
Sprengmaschine 40 bevorzugt solche Antworten und nimmt
bevorzugt die Taktsignalfolge erneut auf, wie es andernfalls wäre.
- 5. Der Prozess, der mit dem Befehlspaket zur automatischen Bus-Detektion
beginnt, wird dann unter Verwendung einer unterschiedlichen Verzögerungszeit
oder einer unterschiedlichen Füll-Serien-ID
wiederholt, bis keine unangemeldeten Detonatoren 20 antworten
(d.h., bis eine volle Taktsignalfolge, ohne dass irgendwelche Vorrichtungen antworten,
ausgezählt
wird), bei welchem Punkt geurteilt wird, dass alle Detonatoren 20,
die mit dem Bus 18 verbunden sind, identifiziert sind.
- 6. Wenn die automatische Bus-Detektionsabfolge beendet ist,
sendet dann die Sprengmaschine 40 (in irgendeiner gewünschten
Reihenfolge, wie zum Beispiel der Serien-ID) den Abrufbefehl bekannter
Detonatoren (unmittelbar unten beschrieben) an jeden einzelnen bekannten
Detonator 20, d.h. alle diese, die auf den Befehl zur automatischen
Bus-Detektion antworteten, ebenso wie alle diese, die anfangs zu
der Sprengmaschine 40 von der Registriereinrichtung identifiziert
wurden.
This command allows the blasting machine 40 any unknown (eg unregistered) detonators 20 detected by bus 18 By such detonators are forced to respond with their serial ID, the delay data, the temporary data and the current status bit switch settings. The blasting machine 40 and the ASIC 30 may preferably be configured and programmed to use this command as follows: - 1. The blasting machine 40 sends the automatic bus detection command packet to the bus 18 , All detonators 20 who receive the command not previously on the bus 18 are detected (as indicated by their corresponding bus detection state bit switch settings), calculate a "clock" value, with their serial IDs and / or their delays time information correlates, and then go into a wait state. For example, the correlated clock value may be calculated from an 11-bit number derived from CRC-8 of the combined serial ID and selected data bits (eg, 8 bits) of the delay register word of the automatic bus detection instruction packet such that an appropriate time between each possible clock value for triggering a response (including any delay as described above) from an associated detonator 20 is possible.
- 2. The blasting machine 40 then begins a "clock signal" sequence to the bus 18 which persists (except when paused or aborted as described below) until it reaches a number that correlates to the highest possible detonator serial ID in the system (eg, using the above-described 11 -Bit number 2048 possible time values). There must be time between the end of the automatic bus detection command packet and the output of a clock signal that correlates with the first possible serial ID to the calculation of the clock signal values by the ASICs 30 allow to correlate with their serial IDs. This can be achieved by having a waiting time (in the embodiment described here, eg 10 μs) between the end of the detection command packet and the leading edge of the first transition of the clock signal. To enable current crosstalk (as described elsewhere herein), the bus becomes 18 it may be kept low during this time, but it may alternatively be kept high.
- 3. If the clock signal value for a particular undeclared detonator 20 is reached, the ASIC answers 30 this detonator 20 , In the embodiment described here, the time (during which the bus 18 high or low, preferably held low) for triggering a response which is delayed by a predetermined time, as in 9 is shown. The system may preferably be configured so that when the bus 18 has not been set low before a predetermined timeout period (eg, 4.096 ms), the detection process is aborted.
- 4. The recognition of a response from one or more detonators 20 holds the blasting machine 40 the clock signal sequence and holds the bus (preferably low) until the full response packet has been received, at which point the clock signal sequence is resumed. Alternatively, adequate time may be allowed to transmit a full packet between counting each clock signal value that correlates to a possible serial ID, but this would be slower. The blasting machine 40 records at least the serial ID (and optionally also the device settings) of any responding detonators 20 on. If at the same time more than one ASIC 30 begins to answer, ignoring the blasting machine 40 prefers such responses and preferably resumes the clock signal sequence as it would otherwise.
- 5. The process beginning with the automatic bus detection command packet is then repeated using a different delay time or a different fill serial ID, until no unannounced detonators 20 respond (ie, until a full clock signal sequence is counted without responding any devices), at which point it is judged that all the detonators 20 by bus 18 are identified.
- 6. When the automatic bus detection sequence is finished, then send the blasting machine 40 (in any desired order, such as the serial ID), the fetch command of known detonators (described immediately below) to each individual known detonator 20 That is, all of them that responded to the automatic bus detection command, as well as all those that initially went to the blasting machine 40 identified by the registrar.
Abruf bekannter DetonatorenRetrieval of known detonators
Mit
diesem Befehl fordert die Sprengmaschine 40 oder die Registriereinrichtung
einen Abruf eines einzelnen Detonators 20, dessen Serien-ID
bekannt ist. In Antwort auf diesen Befehl liefert der Detonator 20 seine
Serien-ID, seine Verzögerungszeit, seine
temporäre
Information und seine Zustandsbitschalter (die insbesondere seinen
Ladezustand aufweisen). Dieser Befehl setzt bevorzugt die Bus-Detektionsbitschalter
auf hoch, so dass die Vorrichtung nicht mehr auf einen Befehl zur
automatischen Bus-Detektion antwortet.With this command the blasting machine demands 40 or the register means polling a single detonator 20 whose serial ID is known. In response to this command, the detonator delivers 20 its serial ID, its delay time, its temporary information and its state bit switch (which in particular have its state of charge). This command preferably sets the bus detection bit switches high so that the device will not respond to an automatic bus detection command.
DurchgangsprüfungContinuity test
Das
System soll so konfiguriert sein, dass dieser Befehl angefordert
wird, ausgegeben zu werden, bevor der Ladebefehl (unmittelbar unten
beschrieben) ausgegeben werden kann. Mit diesem Befehl sendet die
Sprengmaschine 40 eine Anforderung an alle Detonatoren 20,
die mit dem Bus 18 verbunden sind, eine Durchgangsprüfung durchzuführen. In
Antwort führt
jede ASIC 30 in den Detonatoren 20 eine Durchgangsprüfung an
dem Brückendraht 27 so
durch, wie es mit Bezug auf den Einzel-Durchgangsprüfungsbefehl
oben beschrieben wurde, der an einen speziellen Detonator 20 geschickt
wird.The system should be configured to request this command to be issued before the load command (described immediately below) can be issued. With this command sends the blasting machine 40 a requirement for all detonators 20 by bus 18 connected to perform a continuity test. In response, each ASIC performs 30 in the detonators 20 a continuity test on the bridge wire 27 as described above with respect to the single-pass check command given to a particular detonator 20 is sent.
Ladenload
Mit
diesem Befehl fordert die Sprengmaschine 40 das Laden aller
Detonatoren 20, die mit dem Bus 18 verbunden sind.
Nach dem Laden jedes Detonators 20 wird sein Ladezustandsbitschalter
auf hoch gesetzt. Die Detonatoren 20 geben der Sprengmaschine 40 nur
Rückantwort,
wenn ein Fehler aufgetreten ist (z.B. ein CRC-Fehler, der Bus-Detektionsbitschalter
nicht hoch ist – oder
wenn gestaffeltes Laden, wie es unten beschrieben wird, verwendet wird – das temporäre Register
auf Null gesetzt wird), in welchem Fall die Antwort den entsprechenden Fehlercode
aufweist.With this command the blasting machine demands 40 the loading of all detonators 20 that with the bus 18 are connected. After loading each detonator 20 its state of charge flag is set high. The detonators 20 give the blasting machine 40 only response, if an error has occurred (eg a CRC error, the bus detection bit switch is not high - or if staggered loading, as described below, is used - the temporary register is set to zero), in which case the Answer has the appropriate error code.
Wenn
eine große
Anzahl von Detonatoren 20 mit dem Bus 18 verbunden
ist, kann das Laden bevorzugt gestaffelt werden, so dass die Detonatoren 20 jeweils
bei unterschiedlichen Zeiten, wie zum Beispiel mit den folgenden
Schritten geladen werden:
- 1. Die Sprengmaschine 40 sendet
den Ladebefehl an den Bus 18.
- 2. Die Sprengmaschine 40 beginnt dann, eine Taktsignalfolge
bei einer ausgewählten
Taktfrequenz an den Bus 18 auszugeben, welche Folge bis
zu einer bestimmten Maximalzahl andauert, die der Maximalzahl des
temporären
Registers, zum Beispiel 4096 entspricht.
- 3. Wenn die Anzahl der Taktsignale eine in dem temporären Register
eines bestimmten Detonators 20 programmierte Anzahl erreicht,
wird dieser Detonator 20 geladen. Die Detonatoren 20 können einzelne
temporäre
Werte aufweisen oder sie können
mittels der temporären
Zahl in Reihen (von z.B. 2 bis 100) gruppiert werden, die somit gleichzeitig
geladen werden. Die Taktsignalfrequenz sollte auf solche Weise getaktet
werden und die temporären
Detonatorwerte sollten nacheinander auf solche Weise gesetzt werden,
dass gewährleistet
ist, dass eine gewünschte
minimale (d.h. nicht überlappende)
Einzelladezeit für
jeden Detonator 20 oder jede Reihe von Detonatoren 20 ermöglicht wird,
was auf verschiedene Art und Weise getan werden kann (zum Beispiel
hat das Verwenden von temporären
Zahlen von 1, 2, 3 ... bei einer gegebenen Taktsignalfrequenz denselben
Effekt wie die temporären
Zahlen von 2, 4, 6 ... bei einer Taktfrequenz, die zweimal so hoch ist).
Wenn das zu dem Detonator 20 gehörende Taktsignal empfangen
wird, beginnt die ASIC 30 das Laden des Zündkondensators 26 (siehe
zum Beispiel in 5), bis die Kondensatorspannung eine
vorbestimmte Ladungsschwelle erreicht, bei welchem Punkt dann das
Vollladen des Zündkondensators 26 aufrechterhalten
wird.
- 4. Wenn die Kondensatorspannungsschwelle nicht innerhalb eines
speziellen gewünschten Fensters
erreicht wird (zum Beispiel in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
zwischen 1,048 s und 8,39 s, nachdem die ASIC 30 das Laden
des Zündkondensators 26 begonnen
hat), dann bricht die ASIC 30 ab und setzt den Ladezustandsbitschalter
auf tief (aber sie braucht nicht dazu programmiert werden, eine
Antwort zu senden, die den Fehler zu diesem Zeitpunkt mitteilt,
angenommen, dass der Ladungsüberprüfungsbefehl,
der unten beschrieben wird, verwendet wird).
- 5. Der Ladeprozess endet, wenn der Bus 18 länger als über einen
vorbestimmten Zeitüberschreitungszeitraum,
zum Beispiel 4,096 ms, tief gehalten wird.
If a large number of detonators 20 by bus 18 Preferably, the loading may be staggered so that the detonators 20 each at different times, such as with the following steps are loaded: - 1. The blasting machine 40 sends the load command to the bus 18 ,
- 2. The blasting machine 40 then begins a clock signal sequence at a selected clock frequency to the bus 18 output, which sequence lasts until a certain maximum number corresponding to the maximum number of the temporary register, for example 4096.
- 3. If the number of clock signals is one in the temporary register of a particular detonator 20 reaches programmed number, this detonator 20 loaded. The detonators 20 can have individual temporary values or they can be grouped by the temporary number in rows (from eg 2 to 100), which are thus loaded at the same time. The clock signal frequency should be clocked in such a manner and the temporary detonator values should be successively set in such a way as to ensure that a desired minimum (ie non-overlapping) single load time for each detonator 20 or any series of detonators 20 allowing what can be done in various ways (for example, using temporary numbers of 1, 2, 3 ... at a given clock signal frequency has the same effect as the temporary numbers of 2, 4, 6 ...) a clock frequency that is twice as high). If that's the detonator 20 If the incoming clock signal is received, the ASIC starts 30 the charging of the ignition capacitor 26 (see for example in 5 ), until the capacitor voltage reaches a predetermined charge threshold, at which point then the full charge of the ignition capacitor 26 is maintained.
- 4. If the capacitor voltage threshold is not reached within a particular desired window (for example, in the present embodiment, between 1.048 s and 8.39 s after the ASIC 30 the charging of the ignition capacitor 26 has started), then the ASIC breaks 30 and sets the state of charge flag to low (but need not be programmed to send a response telling the error at this time, assuming that the charge verify command described below is used).
- 5. The charging process ends when the bus 18 is kept low for more than a predetermined timeout period, for example 4.096 ms.
Die
minimal erforderliche Zeit, um ein Netzwerk von Detonatoren auf
gestaffelte Art zu laden, entspricht somit im Wesentlichen der gewünschten Einzel-
(oder Reihen-) Kondensatorladezeit (welche wiederum von dem einzelnen
verwendeten Ladeprozess und von der Größe des Zündkondensators 26 abhängt) multipliziert
mit der Anzahl von Detonatoren 20 (oder Reihen). Zum Beispiel
können
in der vorliegenden Ausführungsform
ungefähr
3 s pro Kondensator bei einem System wünschenswert sein, das 100 Detonatoren
oder Detonatorreihen aufweist, in denen der Konstantstrom-Regulierungsprozess,
der unten beschrieben wird, verwendet wird, und dies ergibt eine
Gesamtladezeit von 300 s. Alternativ kann das Takten des Ladens über einen
weiten Bereich von temporären
Werten gesteuert werden, zum Beispiel durch Takten einer bestimmten
Anzahl von Impulsen (wobei alle Detonatoren mit temporären Werten
bis zu diesen Impulszahlen geladen werden), wobei das Takten augenblicklich
gestoppt wird, um diesen Detonatoren zu ermöglichen, angemessen bis zur
vollen Kapazität
geladen zu werden, bevor weitere Taktimpulse ausgegeben werden,
wobei gestoppt und wieder erneut aufgenommen wird, wenn es gewünscht wird,
usw.The minimum time required to charge a network of detonators in a staggered manner thus substantially corresponds to the desired single (or series) capacitor charging time (which in turn depends on the particular charging process used and the size of the firing capacitor 26 depends) multiplied by the number of detonators 20 (or rows). For example, in the present embodiment, about 3 seconds per capacitor may be desirable in a system having 100 detonators or detonator series in which the constant current regulation process described below is used, and this gives a total charging time of 300 seconds. Alternatively, the clocking of the load may be controlled over a wide range of temporary values, for example, by clocking a certain number of pulses (with all detonators being charged with temporary values up to these counts), with clocking being stopped instantaneously around these detonators to allow it to be adequately charged to full capacity before further clock pulses are output, stopping and resuming, if desired, etc.
Auf
der Geräteebene
kann die Elektrizität
jedem Zündkondensator 26 während des
Ladens bevorzugt durch einen Konstantstromladeprozess, der durch
eine Schienenspannung geregelt wird, wie es in 12 gezeigt
ist, geliefert werden. In solch einem Ladeprozess wird der Stromverbrauch
bei einer relativ niedrigen Menge (zum Beispiel bei 1 mA) konstant gehalten,
während
die Spannung linear mit der Zeit ansteigt, bis eine „Schienenspannung" (welche die Regulatorspannung
ist, welche wiederum zusammen mit der Kapazität des Zündkondensators 26 und
der Zündenergie
des Brückendrahts 27 geeignet
ausgewählt
ist) erreicht ist, wonach die Spannung konstant bei der Schienenspannung
bleibt und somit der Stromverbrauch schnell abnimmt. Eine solche
Laderegelung, welche zum Beispiel auf dem Gebiet von Laptop-Computerbatterie-Ladegeräten bekannt
ist, kann mittels verschiedener Verfahren, wie zum Beispiel Stromspiegel
unter Verwendung von zwei Bipolartransistoren oder MOSFETs, einer
festen Gate-Source-Spannung an einem JFET oder MOSFET oder einer
Stromrückkopplung
unter Verwendung eines Operationsverstärkers oder Komparators, erreicht
werden.At the device level, the electricity can be any ignition capacitor 26 during charging, preferably by a constant current charging process regulated by a rail voltage, as shown in FIG 12 is shown to be delivered. In such a charging process, the current consumption is kept constant at a relatively low level (for example, 1 mA) as the voltage increases linearly with time until a "rail voltage" (which is the regulator voltage, which, in turn, coincides with the capacitance of the firing capacitor 26 and the ignition energy of the bridgewire 27 suitably selected), after which the voltage remains constant at the rail voltage and thus the power consumption decreases rapidly. Such charge control, which is known, for example, in the field of laptop computer battery chargers, can by various methods, such as current mirror using two bipolar transistors or MOSFETs, a fixed gate-source voltage to a JFET or MOSFET or a Current feedback using an operational amplifier or comparator, can be achieved.
LadungsüberprüfungVerify Charge
Mit
diesem Befehl sendet die Sprengmaschine 40 einen Aufruf
an alle Detonatoren 20 an dem Bus 18, um zu überprüfen, ob
sie geladen sind. Wenn eine ASIC 30 nicht aufgeladen hat
(wie es anhand einer Niedrigladezustand-Bitschaltereinstellung für den oben
beschriebenen Ladevorgang wiedergegeben wird) oder einen CRC-Fehler
aufweist, antwortet sie mit dem geeigneten Fehlercode und anderen
Informationen einschließlich
ihrer Zustandsbitschalter sofort zurück. Der Ladungsüberprüfungsbefehl
kann auch effektiv eine Überprüfung der
richtigen Kapazität
des Zündkondensators 26 liefern,
wenn eine Ladefensterzeit, wie sie oben mit Bezug auf den Ladeprozess
beschrieben ist, verwendet wird, und ihre Grenzen werden entsprechend
definiert, so dass sie der geforderten Zeit (unter Verwendung des
gewählten
Ladeprozesses) entsprechen, um einen Zündkondensator 26 zu
laden, der eine obere und unter Beschränkung der akzeptablen Kapazität aufweist. Zum
Beispiel wird in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel unter Verwendung
eines durch Schienenspannung beschränkten Konstantstrom- (1mA) Ladens,
ein 47-μF-Kondensator
nominell in 1,2 s auf 25 V aufgeladen und ein Fenster von 0,5 bis
3 s entspricht akzeptablen maximalen/minimalen Kapazitätsgrenzen
(d.h. ungefähr
20 bis 100 μF),
oder ein 374-μF-Kondensator
wird nominell in 9,4 s auf 25 V aufgeladen und ein Fenster von 6,25
bis 12,5 s entspricht akzeptablen maximalen/minimalen Kapazitätsgrenzen
(d.h. ungefähr
250 bis 500 μF).
Wenn die Sprengmaschine 40 eine Fehlermeldung in Antwort auf
diesen Befehl empfängt,
kann sie den Ladebefehl zurücksenden
und die Abfolge beenden oder sie kann alternativ konfiguriert und
programmiert werden, um einzelnes Diagnostizieren und einzelnes
Laden irgendwelcher bestimmter Detonatoren 20, die mit
Fehlern antworten, zu ermöglichen.With this command sends the blasting machine 40 a call to all detonators 20 on the bus 18 to check if they are loaded. If an ASIC 30 has not charged (as reflected by a low-latency bit switch setting for the above described charging process) or has a CRC error, it immediately responds with the appropriate error code and other information including its status bit switch. The charge check command can also effectively verify the correct capacity of the ignition capacitor 26 supply when a charging window time as described above with respect to the charging process is used, and their limits are correspondingly defined to correspond to the required time (using the selected charging process) to a starting capacitor 26 loading having an upper and under limitation of the acceptable capacity. For example, in the embodiment described herein, using a rail voltage limited constant current (1mA) charging, a 47 μF capacitor is nominally charged to 25V in 1.2s and a window of 0.5 to 3s corresponds to the acceptable maximum / minimum capacity limits (ie, about 20 to 100 μF), or a 374 μF capacitor is nominally charged to 25V in 9.4 seconds and a window of 6.25 to 12.5 seconds corresponds to acceptable maximum / minimum capacity limits (ie approximately 250 to 500 μF). If the blasting machine 40 receives an error message in response to this command, it may return the load order and terminate the sequence, or alternatively it may be configured and programmed to individually diagnose and individually load any particular detonators 20 that allow to respond with errors.
KalibrierenCalibrate
Jeder
einzelne der Detonatoren 20 enthält einen internen Oszillator
(siehe 5), welcher verwendet wird, um die Dauer irgendwelcher
Verzögerungen
oder Zeiträume
zu steuern und zu messen, die von dem Detonator 20 erzeugt
oder empfangen werden. Die exakte Oszillatorfrequenz eines gegebenen
Detonators 20 ist nicht bekannt und variiert mit der Temperatur.
Um eine wiederholbare und genaue Sprengzeitgebung zu erhalten, muss
diese Variation kompensiert werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird dies durch Auffordern des Detonators 20 erreicht,
die Dauer NOM (bezüglich
seiner eigenen Oszillatorfrequenz) eines festen Kalibrierungsimpulses
(in einem Ausführungsbeispiel
wie dem hier beschriebenen bevorzugt zum Beispiel 0,5 bis 5 s) zu
messen, welcher mittels der Sprengmaschine 40 unter Verwendung
ihres internen Oszillators als Referenz erzeugt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
verwendet der Detonator 20 dann die gemessene Impulsdauer
CC, um die Zündverzögerung in
Form der Oszillatorzählungen
unter Verwendung der folgenden Formel zu berechnen: Anzahl = DLY·(CC/NOM),
wobei DLY der Wert des Verzögerungsregisters
ist. (In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird angenommen, dass die Temperatur des Detonators 20 bis
zu der Zeit, während der
die tatsächliche
Sprengung durchgeführt
wird, stabil wurde oder sich unwesentlich ändert).Every single one of the detonators 20 contains an internal oscillator (see 5 ), which is used to control and measure the duration of any delays or periods from the detonator 20 be generated or received. The exact oscillator frequency of a given detonator 20 is not known and varies with temperature. In order to obtain a repeatable and accurate blasting timing, this variation must be compensated. In the present embodiment, this is done by requesting the detonator 20 achieves to measure the duration NOM (with respect to its own oscillator frequency) of a fixed calibration pulse (in an embodiment such as described herein, preferably, for example, 0.5 to 5 seconds) which is generated by the blasting machine 40 is generated by using its internal oscillator as a reference. In the present embodiment, the detonator uses 20 then the measured pulse duration CC to calculate the ignition delay in the form of the oscillator counts using the following formula: number = DLY * (CC / NOM), where DLY is the value of the delay register. (In the present embodiment, it is assumed that the temperature of the detonator 20 until the time during which the actual blasting is carried out has become stable or changes insignificantly).
Über den
Kalibrierungsbefehl (dessen Adressbytes irgendwelche Zufallsdaten
enthalten können)
sendet die Sprengmaschine 40 eine Aufforderung, alle Detonatoren 20 an
dem Bus 18 zu kalibrieren. Ein Detonator 20 antwortet
auf den Kalibrierungsbefehl nur zurück, wenn ein Fehler aufgetreten ist
(zum Beispiel ein CRC-Fehler oder die Bus-Detektion oder Ladezustandsbitschalter
sind nicht hoch), in welchem Falle die Antwort den entsprechenden
Fehlercode aufweist. Wenn kein Fehler auftritt, wartet der Detonator 20 sofort,
nachdem das Kalibrierungspaket empfangen wurde, bis der Bus 18 für einen
vorbestimmten Zeitraum auf hoch gesetzt wird (zum Beispiel für den gleichen
Zeitraum, der oben als NOM beschrieben wurde), an welchem Punkt
die ASIC 30 beginnt, mit ihrer Oszillationsfrequenz zu
zählen,
bis der Bus 18 am Ende der Kalibrierungsabfolge zurück auf tief
gestellt wird. Die Anzahl der Zählwerte,
die von der ASIC 30 während
diesem vorbestimmten Zeitraum gezählt wurden, wird dann in dem
Kalibrierungsregister des Detonators gespeichert (und wird von dem
ASIC 30 später
verwendet, um Rückwärtszählwerte
zu bestimmen) und der Kalibrierungsbitschalter wird auf hoch gesetzt.
Das Einstellen des Busses 18 auf tief beendet die Kalibrierungsbefehlsabfolge
und die ansteigende Flanke des nächsten Übergangs
zu hoch an dem Bus 18 wird dann als der Anfang eines neuen
Befehls erkannt.The blasting machine sends via the calibration command (whose address bytes may contain any random data) 40 a call, all detonators 20 on the bus 18 to calibrate. A detonator 20 responds to the calibration command only when an error has occurred (for example, a CRC error or the bus detection or state of charge bit switches are not high), in which case the response has the corresponding error code. If no error occurs, the detonator waits 20 immediately after the calibration packet is received until the bus 18 is set high for a predetermined period of time (for example, for the same period described above as NOM), at which point the ASIC 30 begins to count with their oscillation frequency until the bus 18 back to bottom at the end of the calibration sequence. The number of counts taken by the ASIC 30 during this predetermined period of time is then stored in the calibration register of the detonator (and is read by the ASIC 30 used later to determine backward counts) and the calibration bit switch is set high. The setting of the bus 18 at low, the calibration instruction sequence and the rising edge of the next transition to high stops on the bus 18 is then recognized as the beginning of a new command.
Überprüfen der KalibrierungCheck the calibration
Mit
diesem Befehl sendet die Sprengmaschine 40 eine Aufforderung,
die Kalibrierung aller Detonatoren 20 an dem Bus 18 zu
prüfen.
In Antwort prüft jeder
Detonator 20, ob der Wert in seinem Kalibrierungsregister
innerhalb eines bestimmten Bereichs (z.B. in dem hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel +/– 40%) eines
Wertes entsprechend der idealen oder nominellen Anzahl von Oszillatorzyklen
liegt, die während
des Zeitraums NOM auftreten würden.
Ein Detonator 20 antwortet nur zurück, wenn der Kalibrierungswert
außerhalb
des Bereichs ist oder ein anderer Fehler aufgetreten ist (z.B. ein
CRC-Fehler oder die Bus-Detektion, Laden oder Kalibrierungszustandsbitschalter
sind nicht hoch), in welchem Fall die Antwort den entsprechenden
Fehlercode aufweist.With this command sends the blasting machine 40 a call, the calibration of all detonators 20 on the bus 18 to consider. In response, each detonator checks 20 whether the value in its calibration register is within a certain range (eg, in the embodiment described here +/- 40%) of a value corresponding to the ideal or nominal number of oscillator cycles that would occur during the period NOM. A detonator 20 it only responds when the calibration value is out of range or some other error has occurred (eg a CRC error or bus detection, load or calibration state bit switches are not high), in which case the response will have the corresponding error code.
ZündenIgnite
Mit
diesem Befehl sendet die Sprengmaschine 40 eine Aufforderung,
alle Detonatoren 20 an dem Bus 18 zu zünden. Ein
Detonator 20 antwortet auf diesen Befehl nur zurück, wenn
ein Fehler aufgetreten ist (z.B. ein CRC-Fehler, die Bus-Detektion, Laden,
oder Kalibrierungszustandsbitschalter sind nicht hoch, oder das
Verzögerungsregister
ist auf Null gesetzt), in welchem Fall die Antwort den entsprechenden
Fehlercode aufweist. Andernfalls löst die ASIC 30 jedes
Detonators 20 in Antwort auf diesen Befehl eine Rückzählungs/Zündabfolge
aus und setzt den Zündbitschalter
auf hoch. Die Sprengmaschine 40 und die Registriereinrichtung
und/oder die ASIC 30 können
vorteilhaft so konfiguriert und programmiert werden, dass dieser
Prozess wie folgt abläuft
(siehe auch 11)
- 1.
Auf den Empfang des Zündbefehls,
wenn es CRC- oder Verfahrens-Fehler gibt und die ASIC 30 noch
keinen Zündbefehl
erfolgreich erhalten hat, antwortet dann die Vorrichtung sofort
mit dem geeigneten Fehlercode zurück. (In diesem Fall antwortet
die Sprengmaschine 40, wie in 10d gezeigt,
bevorzugt durch Senden eines Entladebefehls an alle Detonatoren 20;
alternativ könnte sie
dazu konzipiert sein, eine individuelle Diagnose und Korrektur irgendwelcher
Detonatoren 20 zu ermöglichen,
die mit einem Fehler antworten, oder sie kann weitere Zündbefehle,
wie in Schritt 3 unten erwähnt, ausgeben). Wenn keine
Fehler auftreten, dann geht die ASIC 30 zu einer „Vorzündrückzählung" über, deren Verzögerungszeit von
der Verzögerungsinformation
des Pakets programmiert wird, das den Zündbefehl überträgt. Zum Beispiel können zwei
Bits eines Verzögerungsregisterbytes
vier unterschiedlichen Vorzündrückzählverzögerungen
entsprechen, die auf der vorhergehenden Kalibrierungsabfolge basieren und
das Verändern
um zum Beispiel einen Wert von 1-1 entspricht einer Verzögerung von
4,096 s, 1-0 einer Verzögerung
von 2,048 s, 0-1 einer Verzögerung
von 1,024 s und 0-0 einer Verzögerung von
0,512 s.
- 2. Zu jeder Zeit während
des Herunterzählens
der Vorzündrückzählung kann
der Detonator 20 einen Einzel-Entlade- oder Entladebefehl
oder irgendeinen anderen Zündbefehl
empfangen. Wenn der Zündbefehl
erneut gesendet wird, dann prüft
die ASIC 30, ob keine CRC-Fehler vorliegen. Wenn es einen CRC-Fehler
gibt, dann wird der neue Zündbefehl
ignoriert und die vorhandene Vorzündrückzählung schreitet weiter fort.
Wenn es keine CRC-Fehler gibt, dann setzt die ASIC 30 ihren Vorzündrückzählungswert
auf den Wert zurück, der
von dem Verzögerungsregister
des neuen Zündbefehlpakets
bestimmt wird, und startet eine neue Vorzündrückzählung basierend auf dem neuen
Verzögerungswert.
In Abhängigkeit
von dem Anfangs-Vorzündrückzählungs-Verzögerungswert
kann es möglich
sein und ist bevorzugt, den Zündbefehl
mehrere (in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel drei) zusätzliche
Male vor dem Ende der Vorzündrückzählung zu
senden.
- 3. Wenn kein Entladebefehl vor dem Ende der Vorzündrückzählung gesendet
wird, überprüft die ASIC 30,
ob die Busspannung einen minimalen absoluten Schwellenwert überschreitet.
Wenn sie das nicht tut, dann wird der Detonator 20 automatisch
entladen; andernfalls beginnt eine „endgültige Zündrückzählung" und die Kommunikationsschnittstelle
des Detonators 20 wird bevorzugt abgeschaltet, so dass
keine weiteren Befehle empfangen werden können. Die endgültige Zündrückzählungszeit
wird bevorzugt basierend auf der Kalibrierung, die oben beschrieben
wurde, und einem Verzögerungswert
ermittelt, der in ein Verzögerungsregister
in der ASIC 30 programmiert wurde. Am Schluss der Rückzählung dieser
endgültigen
Zündrückzählungszeit
bewirkt die ASIC 30, dass der Zündkondensator 26 durch
den Brückendraht 27 entladen
wird, woraus eine Detonation resultiert.
With this command sends the blasting machine 40 a call, all detonators 20 on the bus 18 to ignite. A detonator 20 responds to this command only when an error has occurred (eg, a CRC error, bus detection, load, or calibration state bit switch not high, or the delay register is set to zero), in which case the response will have the corresponding error code , Otherwise, the ASIC triggers 30 every detonator 20 in response to this command, a countdown / firing sequence and sets the firing flag high. The blasting machine 40 and the registration facility and / or the ASIC 30 can be advantageously configured and programmed so that this process proceeds as follows (see also 11 ) - 1. Upon receipt of the ignition command if there are CRC or procedural errors and the ASIC 30 has not received an ignition command successfully, the device then responds immediately with the appropriate error code. (In this case, the blasting machine responds 40 , as in 10d shown, preferably by sending a discharge command to all detonators 20 ; alternatively, it could be designed to individually diagnose and correct any detonators 20 to allow them to respond with an error, or they can issue more firing commands, as in step 3 mentioned below, spend). If no errors occur, then the ASIC goes 30 For example, two bits of a delay register byte may correspond to four different pre-fire count delays based on the previous calibration sequence and the changing by, for example, a value of one -1 corresponds to a delay of 4.096 s, a delay of 1.0248 s, a delay of 1.024 s and a delay of 0.512 s.
- 2. At any time during the countdown of the pre-ignition count, the detonator may 20 receive a single discharge or discharge command or any other ignition command. If the ignition command is sent again, the ASIC will check 30 if there are no CRC errors. If there is a CRC error, then the new ignition command is ignored and the existing pre-ignition count continues. If there are no CRC errors, then the ASIC resets 30 returns its pre-ignition count-back value to the value determined by the delay register of the new ignition command packet, and starts a new pre-ignition return count based on the new delay value. Depending on the initial pre-ignition count-back delay value, it may be possible, and is preferable to send the ignition command a plurality of times (three in the embodiment described herein) before the end of the pre-ignition return count.
- 3. If no unload command is sent before the end of prefetch count back, the ASIC checks 30 whether the bus voltage exceeds a minimum absolute threshold. If she does not, then the detonator will 20 automatically unloaded; otherwise, a "final ignition count" and the communication interface of the detonator will begin 20 is preferably switched off, so that no further commands can be received. The final firing count time is preferably determined based on the calibration described above and a delay value stored in a delay register in the ASIC 30 was programmed. At the conclusion of the count back of this final ignition count time, the ASIC causes 30 that the ignition capacitor 26 through the bridge wire 27 is discharged, resulting in a detonation.
Es
wurde herausgefunden, dass ein System, das gemäß den hier beschriebenen genauen
Angaben konstruiert ist, mit bis zu 1000 oder mehr Detonatoren 20,
die mit der Sprengmaschine 40 vernetzt sind, eine Taktverzögerungsgenauigkeit
von besser als 80 ppm (z.B. 0,8 ms mit 10 s Verzögerung) verlässlich gewährleisten
kann.It has been found that a system constructed in accordance with the specifications given herein may contain up to 1000 or more detonators 20 that with the blasting machine 40 can reliably guarantee a clock delay accuracy of better than 80 ppm (eg 0.8 ms with 10 s delay).
Entladenunloaded
Mit
diesem Befehl sendet die Sprengmaschine 40 eine Aufforderung,
alle Detonatoren 20 an dem Bus 18 zu entladen.
Ein Detonator 20 antwortet auf diesen Befehl nur zurück, wenn
ein CRC-Fehler aufgetreten ist, in welchem Fall die Antwort den
entsprechenden Fehlercode aufweist (der Entladebefehl wird in diesem
Fall nicht durchgeführt).
Andernfalls stoppt die ASIC 30 jedes Detonators 20 in
Antwort auf diesen Befehl jegliche Zündrückzählung, die gerade fortschreiten
mag, und bewirkt, dass der Zündkondensator 26 entladen
wird.With this command sends the blasting machine 40 a call, all detonators 20 on the bus 18 to unload. A detonator 20 responds to this command only when a CRC error has occurred, in which case the response has the corresponding error code (the unload command is not executed in this case). Otherwise, the ASIC will stop 30 every detonator 20 in response to this command, any ignition count that may be proceeding, and causes the ignition capacitor 26 unloaded.
Überprüfen des EntladensCheck the unloading
Mit
diesem Befehl sendet die Sprengmaschine 40 eine Aufforderung,
das Entladen aller Detonatoren 20 an dem Bus zu prüfen. In
Antwort prüft
die ASIC 30 jedes Detonators 20, ob der Zündkondensator 26 entladen
ist, wobei sie nur zurück
antwortet, wenn ein CRC- oder ein Überprüfungs-Fehler aufgetreten ist
(zum Beispiel ein CRC-Fehler oder die Bus-Detektion, Laden, oder Kalibrierungszustandbitschalter
sind nicht: hoch), in welchen Fall die Antwort den entsprechenden
Fehlercode aufweist.With this command sends the blasting machine 40 a solicitation, the unloading of all detonators 20 to check on the bus. In response, the ASIC checks 30 every detonator 20 , whether the ignition capacitor 26 unloading, responding only when a CRC or check error has occurred (eg, CRC error or Bus Detect, Load, or Calibration State Bit Switches are not high), in which case the answer is the corresponding one Has error code.
Einzelnes EntladenSingle unloading
Dieser
Befehl ist der gleiche wie der oben diskutierte Entladebefehl, mit
Ausnahme, dass er eine korrekte Serien-ID eines bestimmten Detonators 20 an
dem Bus 18 anfordert, welcher Detonator mit seiner Serien-ID,
seiner Verzögerung
und temporären
Information, seinen Zustandsbitschaltern und irgendwelchen Fehlercodes
zurück
antwortet.This command is the same as the unload command discussed above, except that it has a correct serial ID of a particular detonator 20 on the bus 18 requests which detonator responds with its serial ID, its delay and temporary information, its status bit switches, and any error codes.
Ein
Fachmann wird erkennen, dass sogar das hier beschriebene spezielle
System zahlreichen Hinzufügungen
und Modifikationen unterworfen ist. Zum Beispiel wären nicht
alle der oben beschriebenen Befehle notwendigerweise erforderlich,
sie können
kombiniert werden, getrennt werden und andererseits auf viele Weisen
modifiziert werden, und zahlreiche zusätzliche Befehle können implementiert werden.
Als einige von vielen Beispielen könnte ein Befehl implementiert
werden, um alle Bus-Detektionsbitschalter der Detonatoren 20 an
dem Bus 18 zu löschen,
um das Zurücksetzen
des Bus-Detektionsprozesses
zu ermöglichen,
könnte
ein Befehl implementiert werden, um das einzelne Laden/oder das Überprüfen des
Ladens von ausgewählten
Detonatoren 20, etc., zu ermöglichen. Ferner könnten andere Synchronisationsschemata
(zum Beispiel unter Verwendung einer dritten Taktsignalleitung anstatt
der dynamischen Synchronisation) und/oder Protokolle verwendet werden,
wenn es für
eine bestimmte Anwendung geeignet ist.One skilled in the art will recognize that even the particular system described herein is subject to numerous additions and modifications. For example, not all of the commands described above would necessarily be required, they may be combined, disconnected, and otherwise modified in many ways, and numerous additional instructions may be implemented. As some of many examples, a command could be implemented to include all the bus detection bit switches of the detonators 20 on the bus 18 to enable resetting of the bus detection process, a command could be implemented to individually load / or check the loading of selected detonators 20 , etc., to enable. Furthermore, other synchronization schemes (eg, using a third clock signal line rather than dynamic synchronization) and / or protocols could be used, if appropriate for a particular application.
Obwohl
die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einem bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass viele andere geeignete
spezifische Diagnostiken verwendet werden können, und es können viele
andere Mittel zu ihrer Ausführung
verwendet werden, z.B. könnte
ein „fliegender Kapazitätstest" statt der oben diskutierten
Spannungsschwellenzeitfenstermittel, usw. verwendet werden. Ein
Fachmann wird auch einschätzen,
dass die vorliegende Erfindung ebenso auf andere Vorrichtungen als
Detonatoren anwendbar ist, zum Beispiel auf elektrische Zünder und
Mikrogasgeneratoren, die eingebaute Elektronik aufweisen, wie zum Beispiel
bei Fahrzeug-Sicherheitsanwendungen und bei militärischen
und Luftfahrt-Anwendungen. Ferner können auch andere spezifische
Diagnosen als die Kapazitäts-
und Durchgängigkeits-
oder Widerstandsprüfungen,
wie zum Beispiel das Ermitteln des Gesamtverlustes des Systembusses
verwendet werden, um weitere Sicherheit der Zündbereitschaft in einer elektronischen
pyrotechnischen Vorrichtung zu gewährleisten.Even though
the present invention in connection with a particular preferred embodiment
It is self-evident that many others are suitable
specific diagnostics can be used and many can
other means of their execution
can be used, e.g. could
a "flying capacity test" instead of those discussed above
Voltage threshold time window means, etc. are used. One
Professional will also appreciate
that the present invention also applies to devices other than
Detonators is applicable, for example, to electric detonators and
Micro gas generators having built-in electronics, such as
in vehicle safety applications and in military
and aviation applications. Furthermore, other specific
Diagnoses as the capacity
and patency
or resistance tests,
such as determining the total loss of the system bus
used for further safety of the ignition readiness in an electronic
to ensure pyrotechnic device.